Čím se liší technologie ERVOeco od Pyrolýzy?

1.1.2021
Na úvod je potřeba připomenout, že pyrozýla, jako technologický postup, je známa, a byla popsána a zdokumentována, už před několika tisíci lety. Ve středověku byla využívána pro výrobu dřevěného uhlí v milířích, k výrobě léků i některých potravin. Princip pyrolýzy je velmi starý a jednoduchý, stačí jakýkoliv materiál zahřát na takovou teplotu, při které se oslabí vazby mezi atomy uvnitř molekul, a materiál se začne měnit, většinou „rozpadat“, na jiné materiály.

Průmyslové využití pyrolýzy bylo v Evropě zahájeno v letech 1915-1920, kdy byla nejprve využívána pro výrobu syntetických materiálů a paliv, následně pro výrobu léků i chemikálií. Od doby prvních instalací se technologie pyrolýzy neustále vylepšuje, a její využití se rozšiřuje. Dnes známe mnoho různých variant pyrolýzy, které se odlišují jak teplotou zahřívání materiálů (od 100 do 1400°C), rychlostí jejich zahřívání (existuje i takzvaná „blesková“ pyrolýza, probíhající za dobu kratší než 1sec), někdy bývá pyrolýza kombinována s jinými postupy, a tak vznikla např. hybridní plasmová pyrolýza, pyrolýza kombinovaná s destilací, podtlaková pyrolýza atd… Pyrolýza je standardní technologický postup, dnes používaný na celém světě ve více než 100.000 provozech.   

Je důležité vědět, že v České republice bylo v roce 2020 zpracováno pyrolýzou více než 5.000.000tun materiálů (více než 5.000.000.000kg !!), v řádně povolených a zcela bezpečných provozech. To je víc než 500 kg na každého obyvatele ČR ročně, což je vhodné připomenout všem „odborníkům“, kteří zapáleně a přesvědčeně prohlašují, že pyrolýza nikdy nefungovala a nikdy fungovat nebude. Celosvětově se odhaduje množství materiálů, zpracovaných technologií pyrolýzy za rok 2020, na více než 600.000.000 tun.

Technologie ERVOeco je mnohem modernější (mladší) než pyrolýza, a mnohem složitější – tzvn. katalytická depolymerace. Byla vyvinuta k tomu, aby dokázala zpracovat i složité kompozitní materiály, obsahující kromě organických materiálů i různé anorganické příměsi. Technologie ERVOeco je odpovědí na potřebu zpracovávat moderní materiály, používané v automotive, stavebnictví, potravinářství, energetice, loďařství, obranném průmyslu atd… včetně netříděných a kontaminovaných materiálů. Například směsný komunální odpad je z hlediska nároků na zpracování mnohem jednodušší, než kompozitní materiály používané v automotive a v energetice, a zpracování směsného komunálního odpadu (netříděného) jsme v naší technologii mnohokrát ověřili. Klasické pyrolýzní postupy nejsou určeny pro zpracování kompozitních materiálů, a vždy vyžadují, aby vstupní materiál byl homogenní, a nebyl ničím kontaminovaný. Ze své podstaty pyrolýzní postupy vylučují efektivní zpracování složitých kompozitních materiálů, nebo například směsných komunálních odpadů.   

Technologický postup ERVOeco™ (přesné označení) se od pyrolýzy odlišuje zcela zásadně. Zatímco v případě pyrolýzy je materiál rozkládán jednoduše, pomocí zvýšené teploty, v technologii ERVOeco™ je materiál rozkládán díky působení chemických reagentů a katalyzátorů, s podporou přidaného tepla. Při vývoji postupu jsme se inspirovali procesy probíhajícími v matečné organické hmotě v recentních sedimentech v různých typech kerogenu, kdy za katalytického působení kyselých hornin, za teploty 200°-400°C, probíhá katageneze spojená s krakováním organických sloučenin, a se souběžnou novotvorbou aromátů (nikoli primárně krakováním sloučenin obsahujících naftenické kruhy). Z toho je jasné, že pyrolýza způsobí pouze „rozklad“ materiálu na jeho jednodušší komponenty, zatímco v technologii ERVOeco™ probíhá novotvorba aromátů (v menší míře i alifátů).

S jistou mírou zobecnění je možné technologický postup, probíhající v hlavní reakční nádobě v technologii ERVOeco popsat následovně:

1) radikálové krakování alifatických řetězců na olefiny a polyeny

2) posuny dvojných vazeb v polyenech do konjugovaných pozic

3) cyklizace konjugovaných polyenů na cyklohexadien s nenasyceným alkylem

4) dehydrogenace cyklohexadienového jádra na benzenové jádro

5) nasycení alkenylů na benzenovém jádru

6) izomerace alkylbenzenů s preferencí termodynamicky stabilních izomerů

V nejjednodušším případě např. z 1,3,5-hexatrienu vznikne 1,3-cyklohexadien, a následnou dehydrogenací benzen:

Výsledkem zpracování libovolných materiálů technologií ERVOeco (od plastů nebo pneumatik, přes asfalty, pryskyřice, biomasu a fytomasu, až po směsný komunální odpad) je tedy vždy velmi podobná směs aromatických uhlovodíků, s garantovaným homogenním složením, vhodná pro další zpracování v chemickém, petrochemickém nebo kosmetickém průmyslu. Tím se zásadně odlišujeme od pyrolýzy, u které složení, kvalita i homogenita výsledné produkce vždy závisí na tom, jaký materiál do ní na vstupu vložíte, jinými slovy, složení tekutého produktu z pyrolýzy je pokaždé jiné, a proto může být obvykle použito pouze ke spalování, ale nikdy k dalšímu chemickému zpracování.

Základem technologického postupu ERVOeco je tedy 1) vhodná kombinace složení katalyzátorů a reagentů, 2) optimální teplota, 3) rychlost zpracování (doba zadržení) materiálu.

Na vývoji optimálních postup pro každý materiál spolupracujeme s Akademií věd ČR, a s Akademií věd RA, získané výsledky průběžně vkládáme do řídícího systému, který následně při provozu technologie ERVOeco™ optimalizuje a ukládá postup zpracování kompozitních a směsných materiálů. Instalované jednotky jsou vzdáleným přístupem spojeny s centrálním „mozkem“ v ČR, a díky tomu mohou sdílet „zkušenosti“ z provozu všech ostatních jednotek. Jedním z výsledků optimalizace složení katalyzátorů je to, že se nám podařilo snížit provozní teplotu v hlavní reakční nádobě, potřebnou k rozložení obvyklých materiálů, na úroveň max. 360°- 380°C, zatímco při použití pyrolýzní technologie by byla potřebná teplota až 550°C. Díky snížení potřebné provozní teploty se nám podařilo omezit riziko vzniku nežádoucích polyaromatických uhlovodíků, resp. riziko vzniku POP obecně. 

Základní rozdíly mezi pyrolýzou, a technologickým postupem ERVOeco™ je možné shrnout v následující tabulce:

Závěr:
Technologie ERVOeco™ se od pyrolýzy odlišuje samotnou podstatou technologického postupu zpracování odpadů i druhotných surovin, což jí umožňuje zpracovávat materiály, které pyrolýza zpracovat neumí, a vyrábět z nich takový produkt, který je opakovaně, v neomezeném počtu cyklů, použitelný pro novou výrobu (cirkulární ekonomika). 

Michal Halko, vedoucí vědecného týmu LOGeco