Piroliz
Genel süreçleri ve mekanizmaları

Piroliz genellikle malzemenin ayrışma sıcaklığının üzerine ısıtılması, moleküllerindeki kimyasal bağların kopmasıdır. Parçalar genellikle daha küçük moleküller haline gelir ancak daha büyük molekül kütleli kalıntılar hatta amorf kovalent katıları üretmek için birleşebilirler.
Pek çok ortamda belirli miktarlarda oksijen, su veya diğer maddeler mevcut olabilir bu nedenle pirolizin yanı sıra yanma, hidroliz veya diğer kimyasal işlemler oluşabilir. Bazen bu kimyasallar yakacak odunun yakılmasında, geleneksel odun kömürü imalatında ve ham petrolün buharla parçalanmasında olduğu gibi bilerek eklenir.
Tersine başlangıç malzemesi olumsuz kimyasal reaksiyonlardan kaçınmak için vakumda veya asal atmosferde ısıtılabilir. Vakumda piroliz ayrıca yan ürünlerin kaynama noktasını düşürerek geri kazanımlarını iyileştirir.
Organik madde açık kaplarda artan sıcaklıklarda ısıtıldığında aşağıdaki işlemler genellikle birbirini takip eden veya üst üste binen aşamalarda gerçekleşir:
Yaklaşık 100 °C altında bir miktar su dahil uçucular buharlaşır. C vitamini ve proteinler gibi ısıya duyarlı maddeler bu aşamada zaten kısmen değişebilir veya ayrışabilir.
Yaklaşık 100'de °C de veya biraz daha yüksek olduğunda yalnızca artık kalan su buharlaşır. Kristal yapısında kalan suyun hidratları biraz daha yüksek sıcaklıklarda gelebilirler. Bu işlem çok yüksek enerji tüketir bu nedenle bu aşama tamamlanana kadar sıcaklık yükselmesi durabilir.
Yağlar, mumlar ve şekerler gibi bazı katı maddeler eriyebilir ve ayrılabilir.
100 ile 500 °C arasında birçok yaygın organik molekül parçalanır. Çoğu şekerler 160-180 °C'de ayrışmaya başlar. Ahşap, kağıt ve pamuklu kumaşların önemli bir bileşeni olan selüloz yaklaşık 350 °C ‘de başka önemli ahşap bileşen olan Lignin yaklaşık 350 °C'de ayrışmaya başlar ancak 500 °C’ye kadar uçucu ürünleri çıkarmaya devam eder. Bozunma ürünleri genellikle su, karbon monoksit CO ve/veya karbon dioksit CO
2, yanı sıra çok sayıda organik bileşiklerdir. Gazlar ve uçucu ürünler numuneyi terk eder ve bazıları tekrar duman olarak yoğunlaşabilir. Genellikle bu işlem aynı zamanda enerjiyi de emer. Bazı uçucular tutuşup yanarak görünür bir alev oluşturabilir. Uçucu olmayan kalıntılar genellikle karbonca zenginleşir ve renkleri kahverengi ile siyah arasında değişen büyük düzensiz moleküller oluşturur. Bu noktada maddenin "kömürleşmiş" veya "karbonlanmış" olduğu söylenir.
200–300 °C de eğer oksijen dışlanmadıysa karbonlu kalıntı oldukça ekzotermik bir reaksiyonla genellikle hiç görünür alev olmadan veya çok az alevle yanmaya başlayabilir. Karbon yanması başladığında sıcaklık kendiliğinden yükselir, tortuyu parlayan bir köze dönüştürür ve karbondioksit ve/veya karbon monoksit salar. Bu aşamada, kalıntıda kalan azotun bir kısmı NO
2 ve N
2O
3 gibi azot oksitlere oksitlenebilir. Kükürt ve klor ve arsenik gibi diğer elementler bu aşamada oksitlenebilir ve buharlaşabilir.
Karbonlu tortunun yanması tamamlandıktan sonra genellikle yüksek erime noktalı inorganik oksitlenmiş malzemelerden oluşan bir toz veya katı mineral tortusu (kül) kalır. Külün bir kısmı yanma sırasında çıkmış, uçucu kül veya partikül emisyonu olarak gazlar tarafından sürüklenmiş olabilir. Asıl maddede bulunan metaller genellikle külde oksitler veya potas gibi karbonatlar olarak kalır. Kemik, fosfolipidler ve nükleik asitler gibi malzemelerden elde edilen fosfor genellikle fosfat olarak kalır.