Magyar kutatás teszi üzemanyaggá a hulladékot

Mi az a pirolízis, és hogyan segít ez abban, hogy üzemanyagot lehessen előállítani a műanyagokból?

A pirolízis a szerves anyagok hőbontásán alapuló eljárás, ami oxigénszegény vagy oxigénmentes zárt térben játszódik le. Ennek eredményeként három különböző halmazállapotú (szilárd, folyékony, gáz) végtermék keletkezhet. Esetünkben épp ennek a zárt rendszernek köszönhető, hogy a folyamat végén folyékony halmazállapotú termék is keletkezik a műanyagok hőbontásából. Biztosan látott már mindenki olyat, hogy valaki műanyagot égetett szabadtéren. Hozzátenném, hogy sajnos. Ilyenkor nem folyékony halmazállapotú melléktermék keletkezik, hanem valami egészen más. Ezért van szükség az oxigénszegény vagy oxigénmentes atmoszférára.

A műanyaghulladékok újrahasznosításával kapcsolatos kutatásom során pirolízis segítségével állítok elő folyékony halmazállapotú motorhajtóanyagot, szakmai mentorommal, Dobó Zsolttal, a Miskolci Egyetem Energia-és Minőségügyi Intézet tudományos főmunkatársával kiegészülve.

Milyen eredményeket hozott a kutatás?

A hőbontásos eljárás igazából nem új találmány, már régóta ismert például az angolszász területeken. Ami az újdonság lehet az az, hogy hogyan visszük végbe a folyamatokat ahhoz, hogy benzinszerű termékeket kapjunk. A lényeg a reaktor felépítésében van. A témavezetőmmel beépítettünk a rendszerbe egy egyedi reflux elemet, ami jelentősen növeli a kapott termék benzintartalmát, amelyet aztán könnyen ki lehet nyerni.

Ebből a szempontból nagy eredményt értünk el. A hőbontás eredményeként kapott folyadék 70-80 százalékos benzintartalommal rendelkezik. És ez csak a folyékony végtermék, amiből üzemanyagot lehet előállítani. Ezenkívül gáz és szilárd halmazállapotú anyag is keletkezik. A szilárd termék ránézésre fekete por, de vegyipari alapanyagként kiválóan lehetne alkalmazni. A hőbontó eljárásból keletkezett gáz pedig azért különleges, mert rendkívül magas a fűtőértéke. A jelenlegi lakossági földgázhoz viszonyítva a mi pirolízis gázunk fűtőértéke 40 százalékkal nagyobb. Ezt a gázt pedig el lehet égetni, amivel pl.: a pirolizáló rendszer energiaszükségletét lehet részben kielégíteni.

Miben kell még finomítani a technológián?

Elvégeztük a műanyag hulladékokból előállított benzin kémiai összetételének elemzését és az elégetése során keletkező füstgáz emissziós vizsgálatát. Mindkettőre szigorú EU-s és hazai minőségi-kritériumok vannak érvényben. Ennek ellenére az esetek döntő többségében már most megfelelünk az üzemanyagokra vonatkozó minőségi-követelményeknek, egy paraméter: az olefintartalom kivételével, aminek az értéke meghaladja a szabványban rögzített határértéket. Ezt egy összetett kémiai eljárással kívánjuk a jövőben optimalizálni.

Számos fajta műanyag létezik. Melyikből állítanak elő üzemanyagot?

Valóban rengetegféle műanyagot ismerünk, széles a skála. A kutatás során azt is fontos szempontnak tartottuk, hogy melyik műanyagok azok, melyeknek a hőbontása gazdaságos lehet, és akár országos szintre emelve is alkalmazható lenne. Ezért esett a választásunk négy féle műanyagra, melyekből keveréket állítottunk össze.  Az egyik a HDPE, amely a nagysűrűségű polietilén. Leggyakrabban termékek csomagolására, italos palackok, tisztítószeres flakonok, margarinos dobozok, konténerek és vízvezetékek gyártására használják. A következő az LDPE, a kissűrűségű polietilén, amiből leggyakrabban különféle fóliákat és műanyag zacskót készítenek. A harmadik a PS (polisztirol), amelyből csomagolóanyagot, eldobható poharat, tányért, evőeszközöket, CD- és DVD-tartókat, porózus anyagokat (szivacsokat), expandált sztirolt (hő és hangszigetelőt) készítenek. A PP-ből (polipropilén) pedig élelmiszeripari csomagolást, háztartási eszközöket, jármű-alkatrészeket (például lökhárítót), köteleket, húrokat, szőnyegeket, ragasztószalagokat, tartályokat, csomagolófóliákat, háztartási eszközöket gyártanak.

Tehát ebből a négy alapanyagból készítettünk keveréket. Előtte viszont azt is megvizsgáltuk, hogy ebből a négy műanyagtípusból mennyit használnak fel az emberek hazai, európai, valamint globális szinten. Ha belenézünk egy átlagos ember kukájába, kiderül, hogy az abban található műanyagoknak hány százaléka a HDPE, LPDE, PS és PP. Ez a négy műanyag a háztartásokban használt műanyagok több mint 50 százalékát fedi le. Emellett azonban még sok egyéb más műanyagot használnak az emberek. Vizsgáltuk például a PET-et (polietilén-tereftalát), melyből üdítős palackok, fóliák, mikrohullámtűrő csomagolás készül. Erről viszont az derült ki a kutatásaink során, hogy hőbontáson keresztüli üzemanyag-gyártásra nem lehet gazdaságosan hasznosítani. A jövőben a kutatásunk további irányvonalát képezheti annak a vizsgálata, hogy a többi műanyagot miként lehetne környezetkímélő módon átalakítani.

Mennyire gazdaságos ez az eljárás?

A már meglévő műanyaghulladékoknak az általam felvázolt innovatív újrahasznosításával jelentősen csökkenthetjük a környezetterhelés mértékét, a már fel nem használható műanyaghulladékokból értéket lehet teremteni, és bizonyos esetekben a kapott üzemanyagok jobb tulajdonságokkal bírnak, mint a jelenleg piaci forgalomban kaphatók, például egyes esetekben kisebb fogyasztást lehetett elérni, amely relatív kisebb károsanyag-kibocsátással is párosul. A műanyag hulladékok összegyűjtése, előkészítése és felhasználása, tehát a műanyagból készült üzemanyag előállítása, pedig új munkahelyek megteremtését teszi lehetővé, ami hátrányos kistérségek esetében minimális szakképzettség melletti munkavégzést tenne elérhetővé.

Melyek a kutatás következő lépesei?

Egyelőre a laboratóriumi szakasz végén járunk, hiszen a műszaki innovációk többsége a laboratóriumokban kezdődik. Ezután indulhat a kisüzemi rendszer elindítása, ami a jövőben pedig eljuthat akár magasabb szintre is. A témavezetőm már megtervezte a kisüzemi rendszer szerkezetét, és hamarosan a megvalósítási szakaszba lépünk. A járványhelyzet sajnos minket is akadályoz, de ez év végéig, vagy a következő év elejéig várható a kisüzemi rendszer felépítése. Ez mennyiségi ugrást jelent majd, hiszen laboratóriumi körülmények között nem állítható elő olyan mennyiségű üzemanyag, ami hosszabb távon elegendő lenne egy-egy gépjármű fenntartásához. A kisüzemi rendszer működése azonban folyamatos lesz, tehát elvileg szünet nélkül tud majd műanyagból motorhajtóanyagot gyártani.

A közelmúltban sikerült nyernie kutatásával a K&H Csoport fenntartható agráriumért pályázatán. Miről is szólt ez a tender és hogyan kapcsolódik munkássága az agrárium területéhez?

A K&H csoport minden évben ösztöndíj-pályázatot hirdet a magyarországi agrárképzést folytató egyetemek és főiskolák alap-, mester- és PhD képzésben résztvevő hallgatói számára. Az ösztöndíj célja, hogy anyagi támogatással segítse az agrárágazat egészségesen fenntartható, hosszútávú fejlődését szem előtt tartó hallgatók tanulmányát, kutatómunkáját. A kiírás három kategóriájában összesen maximum 8 pályázat nyer ösztöndíjat. A munkámmal megoldást akarok nyújtani például az agráriumban nagy mennyiségben felhasznált műanyag csomagolóanyagok körkörös gazdasági modell szempontjait figyelembe vevő újrahasznosítására.

A díj egyszeri pénzjutalommal járt, de ezenfelül óriási sikernek tartom, hogy megismerhettem olyan szakembereket, akik ennek a tudományágnak a kiválóságai. A díj másik velejárója a sajtóban való megjelenés lehetősége. Készült velem már egy rövid interjú a Kossuth Rádióban is, emellett lehetőségem nyílt már más hírportálokon, újságokban is megjelenni. Tehát a transzparencia kiemelendő, ami nem feltétlenül jöhetett volna létre anélkül, ha nem nyerem meg ezt az ösztöndíjat.

Vannak már érdeklődő cégek a technológia iránt?

Igen, több cég képviselője megkeresett már bennünket, emellett a műanyag hulladékok üzemanyag célú újrahasznosításával kapcsolatos elméleti háttérbázisunkat igyekszünk bővíteni, amivel reméljük még inkább egy, a gyakorlatban kiemelkedően használható hulladékgazdálkodási irányt tudunk hazai környezetben megvalósítani.

Végezetül milyen egyéb közép és hosszú távú terveik vannak?

A kutatással kapcsolatos irányvonalakat a jövőben bővíteni szeretnénk, és nemcsak az üzemanyaggyártás lenne fókuszban, hanem egyéb műszaki műanyagok (például ABS, PVB) hőbontás útján történő hasznosítása is.

forrás: https://www.napi.hu/magyar_vallalatok/muanyaghulladek-uzemanyag-ujrahasz...