Pyrolysis of waste greenhouse polyethylene to produce polyethylene wax

Abstract

Katı atıkların içindeki plastik maddelerin büyük bir kısmını poliolefinler oluşturmaktadır. Bu poliolefinlerin geri dönüşümlerine örnek olarak yüksek yoğunluklu polietilen şişelerin geri dönüşümü, motor yağı kutularının geri dönüşümü, alçak yoğunluklu polietilenin geri dönüşümü ve propilen gibi diğer poliolefinlerin geri dönüşümünden bahsedilebilir. Bu proje genel olarak polietilenin geri dönüşümü üzerine hazırlanmıştır. Bir termoplastik olan polietilen ilk olarak 1940 yılında bulunmuştur. Alçak yoğunluklu, lineer alçak yoğunluklu ve yüksek yoğunluklu polietilen olmak üzere üç çeşit polietilen vardır.Bu çalışmada polietilen (PE) filmleri azot atmosferinde ısısal bozunmaya uğratılarak vaks niteliğinde ürünler elde edilmeye çalışılmıştır. Polietilenin ısısal bozunması gelişigüzel zincir bölünmesi mekanizması ile yürümekte, polimerleşme derecesinin değişimi ile zincir bölünmelerinin sayısı ölçülmekle birinci dereceden kinetik davranış göstermektedir. Burada önemli nokta bozunma sıcaklığı uçucu ürünlerin büyüklüklerini belirlediğidir. Sıcaklık arttıkça gazlaşabilen parçacıkların minimum uzunlukları azalmaktadır. Piroliz, hurda lastiklerin ısısal destilasyonu ile karbon siyahı ve piroliz yağına dönüştürülmesi amacıyla çalışılmıştır.Deneysel çalışmalar Ege bölgesinde yaygın olarak kullanılmakta olan PE filmlerine yoğunlaşılmıştır. Optimum sıcaklık en yüksek vaks verimi % 84 ve ürün kalitesi esas alınarak 5 dakikada 440 0C olarak bulunmuştur. Donma ve damla erime sıcaklıkları, piroliz işleminin optimizasyonu için kullanılmışlardır.Hammadde ve ürünlerin tanımlanmaları için ilaveten FTIR ve DSC cihazları kullanılmıştır.Sonuç olarak laboratuar düzeyinde yapılan çalışmalar ümit verici bulunmuş olup özellikle piroliz ve soğutma kısımları birbirine bağlı reaktör tasarımı için daha ileri çalışma yapılması gerekmektedir. Gaz haldeki ürünlerin yoğuşması ile elde edilebilecek ürünlerin, fırının ısıtılmasında yakıt olarak kullanılabilmesi düşünülmektedir.Anahtar Sözcükler: Alçak Yoğunluklu Polietilen, Piroliz, Geri Dönüşüm, Atık Sera Polietilen filmi

Polyolefins represent the largest plastics constituent in the municipal waste stream. Recycling of these polyolefins have various types such as HDPE bottle recycling, recycling of HDPE motor oil containers, recycling of HDPE automotive fuel tanks or LDPE recycling and LLDPE recycling and recycling of other polyolefins like polypropylene etc. But in this report mostly recycling of polyethylene is discussed. Polyethylene, a thermoplastic, was first discovered in 1940?s. There are three types of polyethylene, low density, linear low density and high density polyethylene.In this study polyethylene(PE) films are subjected to thermal degradation to obtain waxy products under nitrogen atmosphere. Thermal degradation of PE has been described as occurring by random chain scission mechanism and it obeys first order kinetics when the number of chain scission is measured by the change in the degree of polymerization. Degradation temperature and time influence inversely the size of the products which are gaseous, liquids and solids.Experimental studies have been focused on scrap greenhouse PE films which are extensively used in Aegean area. Optimum temperature for pyrolysis under nitrogen atmosphere was found as 440 0C and 5 minutes for the highest wax yield which was 84 % and the quality of the product is measured by using standard techniques.Congealing and drop melting temperatures were measured for the optimization of the pyrolysis process. FTIR and DSC were also used to identify the raw materials and the products.Bench scale experiments gave satisfactory results in obtaining waxy products from waste greenhouse polyethylene which could not find any other application in our country. It is thought that gaseous products could be collected and they can be used as fuel gas for pyrolysis oven.Key Words: Low Density Polyethylene, Pyrolysis, Recycling, Greenhouse Films