Hochtemperaturpyrolyse von Kunststoffabfällen
Dezember 1995 - November 1997
Zusammenfassung und Ergebnisse
Gegenstand des Forschungsauftrages war die Untersuchung des Verhaltens von Kunststoffabfällen bei der Hochtemperaturpyrolyse, die einem werkstofflichen Recycling nicht zugänglich sind. Bei der Hochtemperaturpyrolyse, die oberhalb von 1000 °C abläuft, war eine weitgehende Zersetzung zu erwarten. Die Experimente wurden einerseits in einer Retorte durchgeführt, andererseits in einem Laborinduktionsofen. Diese Apparaturen wurden im Rahmen des Projektes aufgebaut bzw. nach den Erfordernissen adaptiert. Für die Pyrolyseversuche wurden sortenreine Kunststoffe wie Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol, Polyvinylchlorid und vermische Kunststoffabfälle wie Shredderleichtabfälle und Elektronikschrott verwendet.
Die in einem Versuchsreaktor erzeugten Pyrolyseprodukte wurden analysiert und bilanziert. Es zeigte sich, daß sich bei den Versuchen im Laborinduktionsofen große Mengen von Ruß bis zu nahezu 40 % des gesamten vorhandenen Kohlenstoffes bildeten. Begleitende thermodynamische Rechnungen und die Simulation des Vergasungsvorganges wurden durchgeführt. Die Berechnungen ergaben, daß bei der Pyrolyse von Kunststoffen nur zwei Phasen, fester Kohlenstoff und eine Gasphase, in der je nach Temperatur zwei Spezies dominieren, nämlich Methan und Wasserstoff, thermodynimsch stabil sind. Höhere Kohlenwasserstoffe und Pyrolyseöle als mögliche dritte Phase haben sich bei der Berechnung als thermodynamisch instabil erwiesen.
Dieser theoretische Befund spiegelt sich in den Ergebnissen der Versuche in der Retorte, die bei einer Temperatur von 1100 °C durchgeführt worden sind, wieder. Aus den Versuchen mit Stickstoff als Trägergas geht hervor, daß bei einer Temperatur von 1100 °C und einer durchschnittlichen Verweilzeit von ca. 30 Sekunden sämtliche höhermolekularen Kohlenwasserstoffverbindungen sowie auch Methan in Wasserstoff und Kohlenstoff aufgespalten werden.
Für eine technologische Anwendung ist die Rußbildung der limitierende Faktor. Problematisch erscheint auch die starke Gasentwicklung bei der Pyrolyse von Kunststoffabfällen im Kontakt mit einem schmelzflüssigen Stahlbad.
