Pyrolysis and detoxification of waste electrical and electronic equipment (WEEE) for feedstock recycling
Authors: Ευαγγελόπουλος Παναγιώτης 
Published: April 2023

Με τους ρυθμούς ανάπτυξη της τεχνολογίας σήμερα, τα Απόβλητα ειδών Ηλεκτρικού & Ηλεκτρονικού Εξοπλισμού (ΑHHE) η waste electrical and electronic equipment (WEEE) συνεχώς αυξάνονται ενώ οι τεχνολογίες διαχείρισης και ανάκτησης υλικών πρέπει να βελτιώνονται προκειμένου να συναντήσουν τα αυστηρά κριτήρια που έχει θέσει η ευρωπαϊκή νομοθεσία. Η πυρόλυση και γενικά οι θερμοχημικές διεργασίες θα μπορούσαν να αποτελέσουν μια βιώσιμη λύση για περαιτέρω ανάκτηση των υλικών αλλά και για αξιοποίησης του ενεργειακού τους περιεχομένου.Η πυρόλυσή αλλά και άλλες προκατεργασίες έχουν μελετηθεί πειραματικά με στόχο την παραγωγή ενέργειας, τον διαχωρισμό των μετάλλων και την ανάκτηση του οργανικούπεριεχομένου των ΑΗΗΕ. Μερικά από τα πιο σημαντικά κλάσματα των ΑΗΗΕ έχουν εξεταστεί με βάση τους περιορισμούς που μπορεί να προκαλέσουν στην διεργασία.Αρχικά, η έρευνα επικεντρώθηκε στα πρωτογενή προϊόντα της πυρόλυσης, αποκαλύπτοντας τους περιβαλλοντικούς ρύπους καθώς και τα παραγόμενα μονομερή πουμπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ανακύκλωση πρώτων υλών. Έγινε συσχέτιση της τελικής θερμοκρασίας της διεργασίας με την παραγωγή των κυριότερων προϊόντων.Επιπλέον, προτάθηκε ένας μηχανισμός αντίδρασης της αποσύνθεσης της δισφαινόλης Α με βάση τα προϊόντα της διεργασίας. Στη συνέχεια, η μείωση της περιεκτικότητας σε βρώμιο του αρχικού κλάσματος ΑΗΕΕ επιτεύχθηκε με προκατεργασία εκχύλισης με διαλύτη. Η ισοπροπανόλη και το τολουόλιο δοκιμάστηκαν ως διαλύτες ικανές να απομακρύνουν ένα από τα κύρια επιβραδυντικά φλόγας σε κλάσματα WEEE, την Τετραβρωμο-δισφαινόλη Α. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η μείωση του βρωμίου διεξήχθη επιτυχώς ακόμη και στο ~ 37%. Αυτό το αποτέλεσμα επιβεβαιώθηκε περαιτέρω από τη μείωση ή την ολική απομάκρυνση βρωμιωμένων ειδών στα προϊόντα πυρόλυσης. Το τολουόλιο φαίνεται να αποτελεί την πιο πολύτιμη επιλογήγια την προεπεξεργασία, δεδομένου ότι μπορεί να παρασχεθεί από την ίδια τη διαδικασία πυρόλυσης, καθιστώντας όλη την επεξεργασία βιώσιμη.Η υψηλή περιεκτικότητα σε υγρασία που προέρχεται από διαχωριστές πυκνότητας διερευνήθηκε επίσης ως ένας άλλος σημαντικός περιοριστικός παράγοντας τηςανακύκλωσης των ΑΗΗΕ μέσω της πυρόλυσης. Τα ΑΗΗΕ πυρολύθηκαν σε ατμόσφαιρα αζώτου και ατμού και αξιολογήθηκε η αποσύνθεση τους. Ο ατμός έδειξε αρνητικήεπίδραση στα προϊόντα, καθώς ανιχνεύθηκαν αρκετά προϊόντα υψηλού μοριακού βάρους, αποκαλύπτοντας ότι ο ατμός περιόριζε τις δευτερογενείς αντιδράσεις πυρόλυσης.Επιπλέον, τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η παρουσία ατμού περιπλέκει τον διαχωρισμό των ελαίων και ευνοεί τη μετανάστευση του αντιμονίου στην αέρια φάση. Επομένως, έναστάδιο ξήρανσης πριν από τη χρήση πυρόλυσης για αυτό το κλάσμα είναι απολύτως απαραίτητο.Πυρόλυση χαμηλής θερμοκρασίας διερευνήθηκε επίσης για να γίνει το ΑΗΗΕ πιο εύθραυστο για την βελτίωση του διαχωρισμού μετάλλων από το οργανικό ανθρακούχοστερεό υπόλειμμα. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι ο διαχωρισμός είναι εφικτός σε χαμηλές θερμοκρασίες για ελαχιστοποίηση της ενεργειακής κατανάλωσης της διεργασίας αλλάτουλάχιστον κατά 40° υψηλότερη από τη θερμοκρασία εκκίνησης του επιλεγμένου υλικού. Ο διαχωρισμός αξιολογήθηκε επίσης με κλασμάτωση του στερεού υπολείμματος, αποκαλύπτοντας ότι το παραγόμενο χωρίς βρώμιο στερεό ανθρακούχο υλικό μπορεί περαιτέρω να χρησιμοποιηθεί για παραγωγή ενέργειας. Τέλος, ολόκληρη η διεργασία δοκιμάστηκε σε συνεχή κυλινδικού περιστρεφόμενου αντιδραστήρα για συνολική αξιολόγηση της διαδικασίας. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότιτα υγρά προϊόντα πυρόλυσης μπορούν να χρησιμοποιηθούν για ανακύκλωση πρώτων υλών, δημιουργώντας τις απαραίτητες οργανικές ενώσεις που μπορούν ναχρησιμοποιηθούν για την κατασκευή νέων πλαστικών ή μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως υγρό καύσιμο. Οι βρωμιωμένες ενώσεις τείνουν να μεταναστεύουν στην αέρια φάση,καθώς η θερμοκρασία της μεθόδου αυξάνεται καθιστώντας ευκολότερη την ανακύκλωση μετάλλων από το στερεό υπόλειμμα. Η διαδικασία γενικά μπορεί να είναιαυτοσυντηρούμενη αφού η ενέργεια που απαιτείται για να θερμανθεί το σύστημα μπορεί να καλυφθεί από την παραγωγή του αερίου επεξεργασίας.