Kai fizinė chemija susitinka su žiedine ekonomika, kad būtų išspręstos aplinkosaugos problemos: kaip ReScA projekto tikslas – naudoti pirolizės atliekų produktus bitumui gerinti ir atjauninti 1 dalis

Abstraktus: Miesto atliekų tvarkymas yra sudėtingas uždavinys: daugiau nei 30 procentų viso pasaulyje pagaminamų kietųjų komunalinių atliekų (KSA) nėra tinkamai tvarkoma, o šalinimas sąvartynuose tebėra įprasta praktika. Kitas atliekų šaltinis – kelių dangų pramonė: apie 10–15 metų eksploatuojant asfaltai tampa standūs, jautrūs įtrūkimams, todėl nebepritaikomi keliams kloti, todėl tampa atliekomis. Siekiant vienu metu išspręsti šias problemas, ReScA projektas siūlo žiedine ekonomika pagrįstą metodą, kuriame siūloma naudoti pirolizę, kad būtų galima apdoroti MSW (arba jo frakcijas kaip iš atliekų išvestus degalus, RDF), kurių likučius (naftą ir anglis) galima naudoti kaip pridėtinės vertės ingredientai asfalto ciklui. Iš anglies galima paruošti geresnių eksploatacinių savybių ir ilgaamžiškumo asfaltą, o alyvą – regeneruoti išmetamuosius asfaltus, išvengiant jų patekimo į sąvartynus. Siūlomas metodas suteikia kitokį ir naudingesnį miesto atliekų ciklo „atliekų pabaigos“ (EoW) būdą. Šį koncepcijos įrodymą siūlo šie du pastebėjimai: (i) Char yra sudarytas iš anglies dalelių, labai suderinamų su organine bitumo prigimtimi, todėl jo pridėjimas gali sustiprinti bendrą bitumo struktūrą, padidinti jo mechanines savybes ir sulėtinti molekulinę struktūrą. jo senėjimo proceso kinetika; ii) aliejuje gausu angliavandenilių, todėl ji gali praturtinti prastą malteno fazės frakciją išmetamajame asfalte. Šios hipotezės buvo įrodytos tiriant likučius, gautus iš KRB pirolizės, siekiant pagerinti reprezentatyvaus bitumo mėginio mechanines charakteristikas ir jo regeneraciją po senėjimo. Siūlomas metodas buvo pasiūlytas atliekant fizikinį ir cheminį susijusių medžiagų tyrimą, ir juo siekiama parodyti, kaip sudėtingų sistemų, tokių kaip bituminės medžiagos, cheminės žinios gali padėti spręsti aplinkosaugos problemas. Tikimės, kad šis metodas bus laikomas pavyzdiniu ateities metodu.

Cistanche glikozidas taip pat gali padidinti SOD aktyvumą širdies ir kepenų audiniuose ir žymiai sumažinti lipofuscino ir MDA kiekį kiekviename audinyje, efektyviai pašalindamas įvairius reaktyvius deguonies radikalus (OH-, H2O₂ ir kt.) ir apsaugodamas nuo DNR pažeidimo. OH-radikalais. Cistanche feniletanoidiniai glikozidai pasižymi stipriu laisvųjų radikalų šalinimo gebėjimu, didesne redukcine galia nei vitaminas C, pagerina SOD aktyvumą spermos suspensijoje, mažina MDA kiekį ir turi tam tikrą apsauginį poveikį spermos membranos funkcijai. Cistanche polisacharidai gali sustiprinti SOD ir GSH-Px aktyvumą eksperimentiškai senstančių pelių eritrocituose ir plaučių audiniuose, kuriuos sukelia D-galaktozė, taip pat sumažinti MDA ir kolageno kiekį plaučiuose ir plazmoje bei padidinti elastino kiekį. geras sugeriantis poveikis DPPH, pailgina senstančių pelių hipoksijos laiką, pagerina SOD aktyvumą serume ir lėtina fiziologinę plaučių degeneraciją eksperimentiškai senstančiose pelėse Dėl ląstelių morfologinės degeneracijos, eksperimentai parodė, kad Cistanche pasižymi geru antioksidaciniu gebėjimu. ir gali būti vaistas, skirtas odos senėjimo ligų prevencijai ir gydymui. Tuo pačiu metu Cistanche esantis echinakozidas turi didelį gebėjimą sunaikinti DPPH laisvuosius radikalus ir geba pašalinti reaktyviąsias deguonies rūšis ir užkirsti kelią laisvųjų radikalų sukeltam kolageno skaidymui, taip pat turi gerą atkuriamąjį poveikį timino laisvųjų radikalų anijonų pažeidimams.

Spustelėkite rou cong rong pranašumus

【Daugiau informacijos:george.deng@wecistanche.com / WhatApp:86 13632399501】

1. Įvadas

Kiekvienais metais visame pasaulyje susidaro apie 2,01 milijardo tonų komunalinių kietųjų atliekų (KNA), iš kurių 33 procentai nėra tinkamai tvarkomi [1]; iš tiesų daugelyje šalių miesto atliekos (buitinės, mokyklų, pramonės, ligoninių atliekos ir kt. [2]) vis dar apdorojamos taikant procesus, kuriems trūksta pakartotinio panaudojimo ar perdirbimo. Netinkama kietųjų atliekų tvarkymo praktika sukelia socialinių ir ekonominių problemų, turi didelį poveikį aplinkai ir padidina pavojų žmonių sveikatai [1].

Žvelgiant į Europą, 2019 metais buvo pagaminta 224,4 mln. tonų kietųjų atliekų, iš kurių 31 proc. perdirbta, 27 proc. paversta energija, 18 proc. apdorota biologiškai, 24 proc. išmesta į sąvartyną, 1 proc. Italijoje atliekų apdorojimo procentas atitinka europinę tendenciją, tačiau, palyginti su Vokietijos, buvo pastebėta, kad geresnis atliekų tvarkymo procesas yra įmanomas (italų ir vokiečių procentai: perdirbta 33 proc. prieš 48 proc. ; energijos atgavimas 21 proc. prieš 32 proc., biologinis apdorojimas 23 proc. prieš 18 proc., šalinimas sąvartynuose atitinkamai 23 proc. prieš 1 proc., deginimas 1 proc. prieš 1 proc.) [3].

Sąvartynų šalinimas turi šias pasekmes:

- kraštovaizdžio iškraipymas;

- priežiūros ir transporto išlaidos [4], nes sąvartynai dažnai yra atokiose vietovėse;

- sveikatos problemos dėl bakterijų ir vabzdžių dauginimosi [5];

- dirvožemio, požeminio vandens (dėl organinių medžiagų skilimo skysčių prasiskverbimo) ir atmosferos tarša (dujinių skilimo produktų [6], tokių kaip metanas, kuris yra dvidešimt kartų kenksmingesnis nei CO2, kaip šiltnamio efektą sukeliančios dujos [7]), tarša.

Termocheminiai konversijos procesai (pirolizė, dujofikavimas, deginimas arba deginimas) yra patogios kuro ir energijos gamybos iš MSW strategijos [8]. 2010–2015 m. terminiam apdorojimui skirtų KSN kiekis siekė 921 toną per metus [8]. Deja, atliekų deginimas ir deginimas daro nemenką poveikį aplinkai [9–11]. Iš tikrųjų terminio apdorojimo tikslas turėtų būti bendras poveikio aplinkai, kuris gali atsirasti dėl netinkamo atliekų tvarkymo, sumažinimas.

Atliekų transformavimo pirolizės procesas [8] atliekamas nesant O2 specialiai suprojektuotuose reaktoriuose, esant tam tikroms temperatūroms ir slėgiams, todėl galima (i) gaminti tris pridėtinės vertės produktus (biologinę alyvą, dujas ir anglis). [8,12–14]; ii) didesnis energijos išgavimo efektyvumas ir iii) išmetamų teršalų mažinimas [15].

Nors šio specifinio termocheminio proceso naudojimas turi neabejotinų pranašumų [8,16], o CO2 emisijos nepadidėja, ekonominė grąža, susijusi su kondensuojamąja frakcija (bioaliejumi) ir kietu produktu (anglies), yra nėra visiškai apibrėžtas, nes:

- bioalyva yra sudėtingas skystas mišinys, kuriame yra angliavandenilių ir deguonies prisotintų rūšių, kurių molekulinė masė yra labai įvairi ir kurią vis dar sunku išnaudoti ir panaudoti;

- anglies pagrindo medžiaga yra kieta medžiaga, turinti didelę neorganinę frakciją (priklausomai nuo žaliavos), kuri riboja jos funkcinį panaudojimą.

Kitas ciklas, kuris vis dar veikia keliose šalyse, yra asfalto ciklas. Po ~10–15 metų asfaltas pasensta, todėl tampa kietas ir trapus, nebetinkamas kelio dangai, todėl keičiamas naujais, nes jų regeneracijai reikalingas brangus cheminis apdorojimas. Neseniai vyriausybės ir kelių valdžios institucijos reikalavo, kad šaligatvių pramonė taptų tvaresnė, sumažinant brangių neapdorotų ir vis retėjančių medžiagų vartojimą ir vengiant šalinimo sąvartynuose. Italijoje, kaip ir kitose ES šalyse, naujiems asfaltavimo procesams pakartotinai panaudojama tik 20–30 procentų regeneruoto asfalto, o 8–10 mas. procentas turimo regeneruoto asfalto 2018 m. buvo išvežtas į sąvartynus [17,18]. Pakartotinis pašalinto asfalto naudojimas gali žymiai sumažinti bendras naujų kelių dangos medžiagų sąnaudas [18,19]. Atliekų naudojimas keliuose taip pat gali padėti sumažinti sąnaudas, todėl galima pastebėti didėjančią jų naudojimo tokiam tikslui tendenciją [20].

Šiame darbe siūlomas naudingas pirolizės likučių panaudojimo būdas, siekiant pagerinti asfalto eksploatacines savybes ir padidinti jų gyvavimo ciklą, taip sumažinant šalinimą į sąvartynus. Šios idėjos įgyvendinamumą liudija neseniai finansuotas mokslinių tyrimų projektas (ReScA), kurio tikslas – naudingai panaudoti tiek kietus (anglies), tiek skystus (biologinės alyvos) produktus, gautus pirolizės būdu iš atliekų, siekiant pagaminti patvaresnius ir aukštos kokybės produktus. atlieka bitumus ir asfaltus, taip garantuojant didesnį kelių eismo saugumą ir mažesnę atliekų susidarymą.

Šis darbas organizuojamas taip: pirma, pristatomas fizikinis ir cheminis pagrindas, kuriuo grindžiama pirolizės likučių panaudojimo asfalto charakteristikoms pagerinti (2 skyrius), po to metodo įgyvendinamumas, metodika ir atliktas darbas. iki šiol pagal ReScA projektą pranešama 3 ir 4 skyriuose, laukiamas poveikis technologijų, socialinėje ir ekonomikos srityse – 5 skirsnyje, o išvados kartu su kai kuriomis paskutinėmis pastabomis dėl ateities perspektyvų – 6 skirsnyje. .

2. Atliekų ir asfalto ciklų integravimo fizikiniai ir cheminiai pagrindai

Polimerai yra įprasti priedai asfalto savybėms gerinti, tačiau iki šiol jų naudojimas buvo neekonomiškas dėl didelių sąnaudų [20]. Naujausi tyrimai parodė, kad atliekas arba produktus, gautus iš atliekų pirolizės, galima naudoti kaip atsirandančius bitumo ir asfalto priedus [20–24]. Be to, pastaruoju metu buvo įvertinti fizikiniai ir cheminiai asfalto mechaninių charakteristikų gerinimo dėl anglies priedų pagrindai [25–30]. Charakteris pasižymi antioksidacinėmis ir senėjimą stabdančiomis savybėmis, kai naudojamas kaip asfalto priedas, o bioalyva gali turėti regeneracinių savybių senam asfaltui, atkurdama malteno fazę mažos molekulinės masės molekulėmis [27, 31].

Nano dydžio dalelės dėl didelio paviršiaus ir tūrio santykio bei derinamos cheminės sudėties gali turėti reikšmingą poveikį bitumo ir asfalto reologinėms savybėms, net kai jų į bitumą dedama labai mažais procentais [32]. Visų pirma, smulkios dalelės gali padidinti dangos keliamąją galią ir sumažinti įtrūkimų susidarymą dėl nuovargio per visą dangos eksploatavimo laiką. Tikimasi, kad anglies dalelės duos geresnių rezultatų dėl jų cheminio suderinamumo su bitumu (jie abi yra daug anglies turinčios medžiagos) [25]. Akyta ir pluoštinė struktūra pasižyminti anglis yra atsakinga už stiprią sąveiką su rišikliu [28]. Be to, nustatyta, kad didelis jo anglies kiekis turi įtakos bitumo kietumui ir kietumui [33]. Anglies, kaip bitumo modifikatoriaus, naudojimą išbandė įvairūs autoriai [34,35] ir visais atvejais buvo aptikta pagerėjusių mechaninių savybių.

Sąveika tarp anglies ir bitumo taip pat gali turėti senėjimą stabdantį poveikį. Šią hipotezę patvirtinantis cheminis argumentas yra tas, kad tikimasi, kad apolinės anglies dalies sąveika su bitumo maltogenine faze pastarąją apribos dinamika. Todėl kietųjų dalelių, tokių kaip anglis, buvimas, trukdantis bitumo virsmo dinamikai, gali sulėtinti už senėjimą atsakingus procesus, įskaitant dinamiką, apimančią asfalteno sankaupas ir jų agregatus, esant skirtingo ilgio skalei ir sąveikaujant su skirtingo stiprumo [36].

Visai neseniai Rajib ir kt. 2021 m. [37] išnagrinėjo bioanglies naudojimo naudą, siekiant sulėtinti oksidaciją ir UV senėjimą tiek ant rišiklio, tiek ant asfalto, o Kumar ir kt. [38] įvertino rišiklių, modifikuotų pirolizuoto plastiko atliekomis (PPC), terminį laikymo stabilumą. Jų darbas parodė, kad pirolizės likučiai gali būti naudojami kaip bitumo modifikatoriai, tačiau paaiškėjo, kad dar reikia daug padirbėti, ypač sprendžiant stabilumo problemas [38].

Senstant asfalte gali atsirasti įtrūkimų ar lūžių [39], nes bitumo cheminės sudedamosios dalys veikiant įtempiams tampa vis mažiau judrios. Senėjimas yra bendras kelių procesų, kurių kiekvienas pasižymi savo laiko skalėmis, rezultatas:

1. lengvesnių komponentų lakavimas [40], reiškinys, atsirandantis net klojant naują asfaltą [41,42];

2. bitumo sudedamųjų dalių oksidacija atmosferos deguonimi. Oksiduotos molekulės yra labiau polinės ir gali sustiprinti savaiminį surinkimą [43];

3. cheminės reakcijos, sukeliančios polimerizaciją ir didesnių struktūrų susidarymą bitume (tiksotropija) [44].

Po sendinimo bitumo pradinis plastiškumas / klampumas gali būti kažkaip atkurtas, paprasčiausiai pridedant minkštinamųjų (dažniausiai vadinamų takumo) medžiagų, tokių kaip fliuso aliejus, sojų aliejus, srutų aliejus, tepalų žaliavos ir kt. [45,46].

Iki šiol buvo sukurti sudėtingesni metodai, skirti atkurti originalią gryno bitumo chemiją ir jo pirminę tarpmolekulinę struktūrą [36,47] (atjauninimas), sulėtinant oksidacijas, aglomeracijas ir savaiminio susijungimo procesus, vykstančius per visą senėjimo procesą. suformuluotas.

Kalbant apie bioaliejų naudojimą, buvo įrodyta, kad dėl jo sudėties jis gali būti purumo agentas. Šio taikymo pagrindas yra amfifilinių molekulių, kurios gali sąveikauti su jau esančiomis bitume, buvimas. Sąveika tarp skirtingų tipų amfifilinių vietų gali būti įvairi dėl sudėtingos tokių molekulių prigimties ir turėti ryškų poveikį, ypač jei sistemoje liečiasi rūgštinės ir bazinės molekulės, dėl palankaus energetinio postūmio link stiprios H-jungties. formavimasis arba net konkretus protonų perdavimas, kai susidaro įkrautos rūšys [48]. Šiame kontekste naujausias pavyzdys pateikiamas Ren ir kt. 2020 m. [49], kai buvo išbandytas bioalyvos, gautos iš biomasės pirolizės, pridėjimas prie bitumo, siekiant pagerinti jo veikimą. Patobulintas bitumas buvo dedamas ant lipnių ir legiruotų karšto lydalo lakštų. Bioaliejus buvo išbandytas FT-IR, GC-MS ir Karlo Fišerio titravimu, o bitumo savybės buvo vertinamos minkštėjimo taško, lankstumo žemoje temperatūroje bandymais, lupimo stiprumo bandymais, klampos, tankio, kietumo ir karščio atsparumo nustatymais. , ir palaikomi lipnumo testai. Fizinių savybių vertinimo rezultatai rodo, kad biobitumas yra galimas bituminių dangų lakštų pakaitalas.

Kitame skyriuje pateikiama informacija apie tai, kaip šie aspektai naudojami ir toliau analizuojami ReScA projekte.

3. Metodika ir preliminarūs rezultatai: ReScA projektas

ReScA projekte pagrindinis dėmesys skiriamas galimam bioalyvos ir anglies, gautos iš pirolizės procesų, panaudojimui, siekiant pagaminti geresnius ir ilgaamžiškesnius asfaltus, taip pat juos regeneruoti vietoje, kai jie yra pasenę arba išnaudoti. Galutinis ReScA tikslas yra miesto atliekų ir asfalto ciklų integravimas. Tai bus atliekama pagal du pagrindinius ramsčius (1 pav.): i) pirolizės produkto charakteristikų derinimas optimizuojant procesą; ii) pirolizės produktų naudojimas asfaltui formuoti ir atjauninti, kai jie yra pasenę arba išsekę.

Siūlomas metodas suteikia tokią bendrąją naudą:

1. naftos produktų (pvz., žalios naftos) pakeitimas kietųjų miesto atliekų pirolizės produktais;

2. asfalto mechaninių charakteristikų ir ilgaamžiškumo pagerinimas naudojant anglis;

3. nebrangus ir vietoje išnaudoto asfalto atjauninimas naudojant bioalyvą.

Tikimasi, kad dėl pailgėjusios asfalto naudojimo trukmės aukščiau minėta nauda labai paveiks pasenusio asfalto šalinimą sąvartynuose, CO2 emisiją ir gamybos sąnaudas. Be to, ReScA koncepcija, pritaikyta pirolizės išnaudojimui transformuojant miesto atliekas (sutelkiant dėmesį į šiukšlių kurą, KRB), tuo pat metu leidžia žymiai atgauti energiją [50] (šildomoji vertė paprastai yra apie 20 MJ /kg [51]) ir šalinimo sąvartynuose mažinimas, įgyvendinant žiedinės ekonomikos paradigmą, kurią raginama priimti pereinamuoju laikotarpiu po COVID{7}}.

3.1. Metodika (pirolizė, asfalto reologinės savybės)

ReScA siekia netradicinių kietų ir skystų produktų (anglies ir biologinės alyvos) panaudojimo miesto atliekoms termokonvertuoti, kad pagerintų ir pagerintų asfaltą, kad jie taptų atsparesni ir ilgaamžiai (naudojant anglis) ir sudarytų sąlygas juos naudoti vietoje. regeneracija naudojant bioaliejų. ReScA yra tarpdisciplininis projektas, kuriame naudojamasi chemikų, fizikų ir inžinierių bendradarbiavimu, siekiant užtikrinti asfalto priedų gamybą ir apibūdinimą pirolizės būdu bei patobulintų asfalto savybių apibūdinimą reologiniu požiūriu.

3.1.1. Pirolizės metodas kaip atliekų termokonversija

Pirolizės procesas leidžia paversti žaliavą, daugiausia turinčią daug anglies (pvz., lignoceliuliozės biomasę, KRB, plastikus, padangas), į tris pagrindinius produktus:

- kondensuojama frakcija (biologinė alyva), kurioje gausu vandens, angliavandenilių ir deguonies turinčių rūšių [14,52–54];

- dujų mišinys (daugiausia CO, CO2 ir CH4), kuris dėl savo šiluminės vertės gali būti naudojamas energetiniam procesui palaikyti [14,52,55–58];

- kietas anglies turintis likutis (char) [52,59].

Darbinės temperatūros, kaitinimo greičio, atmosferos (inertinių dujų tipologija) ir garų bei kietųjų dalelių buvimo pirolizės kameroje trukmės diapazonus galima reguliuoti pagal norimus išėjimus, pirolizės procesus suskirstant į keturias plačias kategorijas: lėtas, įprastinė, greita ir žaibiška pirolizė [52]. Kaitinimo greitis svyruoja nuo 0,1–1 ◦C/s (lėta pirolizė) iki daugiau nei 1000 ◦C/s (žaibinė pirolizė), o įprastai proceso temperatūra yra 300–600 ◦C.

Norint pabrėžti veikimo parametrų įtaką produkto išeigai, 2 paveiksle pateiktas pirolizės produktų, gautų iš lignoceliuliozės biomasės, išeigų palyginimas, gautas atliekant bandymus esant skirtingoms galutinėms temperatūroms ir skirtingam kaitinimo greičiui. Kaip bendra indikacija, lėtos pirolizės sąlygos yra tinkamos anglies gamybai, ypač esant žemai temperatūrai, o esant toms pačioms temperatūroms greitos arba staigios pirolizės sąlygos yra tinkamos maksimaliai padidinti dujų ir skysčių gamybą. Visų pirma, esant aukštai temperatūrai, jei procesas vykdomas tokiomis sąlygomis, kai garų buvimo laikas pailgėja (esant mažam kaitinimo greičiui, pvz., lėtos pirolizės sąlygomis), dujų frakcijos išeiga pasiekia didžiausią, nes vyksta antrinės reakcijos (pvz., , įtrūkimai) tampa aktualūs ir anglis vystosi link struktūros su sumažintu deguonies kiekiu (vadinamu pirminiu anglimi). Ir atvirkščiai, esant dideliam kaitinimo greičiui (pvz., greitos ir staigios pirolizės sąlygomis), dujų išeiga mažėja, kad būtų skatinama didesnė skystosios frakcijos gamyba, nes antrinės reakcijos (pvz., skilimas į mažas molekules) yra ribotos [52]. Daugiau informacijos apie lignoceliuliozės biomasės tipų pirolizę galima rasti naujausioje Giudicianni ir kt. apžvalgoje. [52], o išsamią informaciją apie MSW pirolizę galima rasti Hasano apžvalgoje [60].

Energijos suvartojimas įvairių tipų procesams yra dar vienas svarbus aspektas, į kurį reikia atsižvelgti taikant. Tačiau norint įvertinti konkretaus proceso ekonominius rezultatus, reikėtų atsižvelgti į visą gamybos grandinę, įskaitant galutinius pirolizės produktų vartotojus. Atliekant tokį vertinimą, būtinas gyvavimo ciklo vertinimas (LCA).

Pirolizės procesas yra lanksti termokonversijos strategija, nes kiekvieno pirolizės produkto sudėtį galima sureguliuoti veikiant tinkamus parametrus. Šis optimizavimas reiškia išsamų pradinės žaliavos sudėties apibūdinimą, kuri yra viena iš pagrindinių šios plačios tyrimų srities tendencijų [52]. Standartizuoti protokolai (ASTM protokolai), skirti apibrėžti elementų sudėtį (C, H, N, S kiekis pagal galutinę analizę), drėgmės, pelenų, lakiųjų medžiagų ir fiksuotos anglies kiekį (atliekant apytikslę analizę) ir žaliavos kaitinimo vertę. yra įprastai priimti [61].

Kalbant apie ReScA projektą, pasirinktos žaliavos (RDF) yra gaunamos iš miesto atliekų tvarkymo ir stabilizuotos pagal galiojančius teisės aktus. KRB yra degi MSW frakcija, kuriai būdingas didelis anglies kiekis ir aukšta šiluminė vertė, nes jos sudėtis apima: kietąjį plastiką, pakuočių atliekas, tekstilę, medieną, metalus ir kaučiuką [62]. KRB gaminamas mechaninėse-biologinėse gamyklose, skirtose MSW rūšiavimui, kaip galutinis šių nuoseklių procesų likutis: i) perdirbamų medžiagų (pvz., plastikų, metalų, stiklo, popieriaus) atgavimas; ii) biologiškai skaidžių atliekų biologiniam stabilizavimui; iii) inertinių atliekų atskyrimas [62].

RDF pasižymi dideliu sudėties kintamumu, kuris įtakoja jo bendrą šiluminę elgseną. Įvairių autorių nurodyta vidutinė KRB sudėtis yra tokia: 15–35 procentai plastiko, 15–50 procentų celiuliozinio popieriaus ir kartono, 2–10 procentų medienos, 5–20 procentų organinių medžiagų ir apie 5–10 procentų nedegių medžiagų. 62–64].

Bendram KRB terminiui skilimui daugiausia įtakos turi dviejų gausesnių frakcijų (celiuliozės ir plastiko frakcijų) terminis skilimas [64]. KRB suyra platesniame temperatūrų diapazone (200–600 ◦C, 4 pav.), bet žemesnėje temperatūroje, palyginti su medžiagomis, kuriose yra daug anglies [65]. Mažas fiksuotosios anglies kiekis, labai lakios medžiagos [64] ir nelakių medžiagų buvimas nuo 10 iki 20 procentų (metalai gali katalizuoti skilimą) lemia tokį pirolitinį elgesį.

KRB komponentų depolimerizacijos ir monomerų suskaidymo procesai reguliuoja santykinius kietųjų (anglies), skystųjų (biologinių aliejų) ir dujinių frakcijų kiekius, ypač tų, kurių molekulinė masė mažesnė.

Norint geriau suprasti reiškinius, atsirandančius dėl RDF šiluminio skilimo, taip pat pabrėžti, kaip kaitinimo greitis ir galutinė temperatūra gali įtakoti pastarąją, masės praradimą (išmatuotą termogravimetrine analize, TGA) ir diferencinį termogravimetrinį signalą ( DTG) iš RDF, pasirinktos kaip atvejo tyrimas, yra pateikti 3 paveiksle esant dviem skirtingiems šildymo greičiams (5 ir 50 ◦C/min). Masės praradimas, kaip temperatūros arba buvimo laiko funkcija, atsiranda dėl kartu vykstančių skilimo, oksidacijos ir lakiųjų medžiagų praradimo reiškinių [66]. Dviejų TG kreivių skirtumai parodė, kad skilimo mechanizmui įtakos turi kaitinimo greitis ir dėl to trijų frakcijų santykiniai kiekiai pirolizės proceso metu (dujos, anglis ir bioalyva) galima sureguliuoti naudojant skirtingus parametrus (daugiausia temperatūros diapazoną, šildymo greitį ir dujų buvimo laiką).

Galiausiai, naudojant LCA metodą, nuo 2005 m. buvo įrodyta, kad plastiko atliekų pirolizės apdorojimo pranašumas, kad bendras aplinkosauginis veiksmingumas būtų geresnis nei naudojant įprastinius būdus, pvz., šalinimą sąvartynuose ar deginimą, buvo įrodyta [67]. Visai neseniai Jeswani ir kt. [10] atliko gilesnę LCA analizę, rodančią, kad net jei mišrių plastiko atliekų pirolizės poveikis klimato kaitai ir gyvavimo ciklo energijos suvartojimas yra 50 procentų mažesnis nei energijos atgavimo galimybė, kiti poveikiai, pvz., rūgštėjimas, eutrofikacija ir fotocheminis poveikis. ir ozono susidarymo, yra didesni nei mechaniniam perdirbimui ir energijos atgavimui dėl santykinai didelio energijos poreikio pirolizės ir gryninimo procesuose. Todėl Jeswani ir kt. [10] pabrėžia, kad ateityje reikia tobulinti mokslinius tyrimus, siekiant padidinti atliekų pirolizės anglies konversijos efektyvumą, kad būtų dar labiau sumažintas jos poveikis.

3.1.2. Asfalto paruošimas, senėjimas, atjauninimo bandymai ir reologinis apibūdinimas

Asfalto komponentams (daugiausia bituminei frakcijai) ir asfalto prototipams apibūdinti paprastai taikomas platus standartinių reologinių bandymų spektras.

Vykdant ReScA projektą, ruošiami bitumo mėginiai, kuriuose yra skirtingų kiekių anglies, ir jų stabilumo įvertinimas atliekamas įvairiomis technikomis: prasiskverbimo laipsnio eksperimentais (EN 1426: 2015), žiediniais ir rutuliniais bandymais (EN 1427: 2015), BMR difuzijos eksperimentai, diferencinės skenuojančios kalorimetrijos (DSC) matavimai, G0, G00 ir įdegio delta reometrijos matavimai, provėžų ir nuovargio parametrai, juodųjų diagramų analizė, mikroskopinis vaizdas (optinis, AFM) ir infraraudonųjų spindulių spektroskopiniai matavimai. Asfalto prototipams paruošti naudojami anglys modifikuoti bitumai, pasižymintys geru stabilumu. Asfalto prototipų paruošimas atliekamas pagal standartinius protokolus (UNI EN 12697-31), naudojant sukamąjį tankintuvą. Detaliau, neorganinių dalelių dydžio pasiskirstymas parenkamas pagal Italijos standartines specifikacijas [19], tuo pačiu atitinkant ribas, nustatytas Superior Performing Asphalt Pavements metodu pagal Strateginių greitkelių tyrimų programą (Superpave SHRP) [20]. ]. Asfalto bandinių gamybai parenkamos konkrečios užpildų gradacijos, siekiant užtikrinti, kad būtų išvengta provėžų susidarymo [21], ir taikant mišinio projektavimo metodą (UNI EN 933-1). Stabilumo įvertinimas atliekamas naudojant standartinį Maršalo stabilumo testą (ASTM D6927).

Siekiant įvertinti anglies priedo suteikiamą senėjimą stabdantį poveikį, atliekami anglimi modifikuotų bitumų senėjimo testai. Senėjimo modeliavimas atliekamas standartine riedėjimo plonasluoksnės krosnies bandymo (RTFOT) procedūra pagal standartinį ASTM D2872-04 protokolą ir slėginio sendinimo indo (PAV) bandymą pagal ASTM D6521. protokolas. Mechaninių savybių apibūdinimas po senėjimo proceso atliekamas tais pačiais analitiniais metodais, kurie naudojami stabilumui įvertinti.

Siekiant patikrinti bioalyvos, kaip jauninančios arba kaip skystinančios medžiagos, veiksmingumą, sendinti bitumo mėginiai apibūdinami anksčiau minėtais būdais ir apdorojami didėjančiais bioalyvos kiekiais. Įvertinus gautų mėginių mechanines savybes ir palyginus tokius rezultatus su neapdorotų ir sendintų bitumų rezultatais, galima nustatyti bioalyvos įpylimo poveikį.

Tikimasi, kad visų šių charakteristikų rezultatų rinkimas sustiprins supratimą apie sąveikos tarp bitumo sudedamųjų dalių ir priedų nanodalelių pavidalu mechanizmus, atsakingus už rišiklio ir gaunamo asfalto eksploatacinių savybių ir ilgaamžiškumo padidėjimą.

Kaip siūlomo metodo įrodymas, kai kurie preliminarūs KRB, kaip atvejo analizei pasirinktos žaliavos, rezultatai pateikiami kitame skyriuje.

【Daugiau informacijos:george.deng@wecistanche.com / WhatApp:86 13632399501】