Процесът на пиролиза, наричан още пиролитичен процес, е техника на термично разлагане, която се извършва в отсъствието на кислород, тоест в напълно суха атмосфера. В този процес биомасата се разгражда, образувайки продукти в твърди, течни и газообразни състояния, сред които се открояват въглен, масла и газове като метан или водород. Тази техника може да се появи естествено или да бъде индуцирана и има широк спектър от промишлени и екологични приложения.
В тази статия ще проучим допълнително характеристиките на пиролизата, нейните видове, както промишлени, така и домашни приложения, и ползите от гледна точка на устойчивост.
ключови характеристики
Пиролизата е термохимичен процес, който може да се приложи към всеки богат на въглерод органичен материал. Извършва се чрез нагряване на споменатия материал при високи температури, в отсъствието на кислород, за да се разложи на различни молекули. Този процес е форма на термолиза и е предшественик на системи като газификация или пълно изгаряне.
Една от основните характеристики на пиролизата е, че когато материалът е напълно разложен, само въглеродът остава в неговата структура, процес, известен като карбонизация. Продуктите, получени в резултат на пиролиза, включват газове като метан и въглероден диоксид; течности, предимно масла и катрани; и твърди вещества като въглен.
Този процес има множество полезни приложения от енергетиката до химическата промишленост. В зависимост от условията, като например използваната температура, се получават различни продукти, които могат да се използват в различни индустриални приложения.
Видове пиролиза
Има няколко вида пиролиза, които варират в зависимост от физическите условия и техниката, използвана за извършване на процеса. Основните видове са:
- Водна пиролиза: Това се случва, когато в процеса се използва малко количество вода. Използва се например при крекинг на тежък суров нефт или при деполимеризация на органични отпадъци.
- Вакуумна пиролиза: При този тип пиролиза материалът се нагрява във вакуумна среда, за да се намали точката му на кипене и да се избегнат нежелани реакции. Използва се главно в отрасли, които изискват по-чисти материали.
- Бърза пиролиза: известен още като бърза пиролиза. Това е процес, който цели бързото разграждане на биомасата в нефт, газ и въглища чрез повишаване на температурата до около 500 °C.
- Бавна пиролиза: Често използван за производството на дървени въглища, материалът се нагрява при умерени нива на температура за дълги периоди от време.
Процесът на пиролиза има няколко етапа:
- На първо място, има a бавно разлагане, с образуването на вода и газове като въглероден диоксид и водород.
- С повишаване на температурата, етапът на активно разграждане, характеризиращ се с производството на въглеводороди и катран.
- В крайната фаза, при повече от 600 °C, останалите водороди се елиминират, оставяйки по-голямата част от въглеродния остатък.
В зависимост от целите, един или друг вид пиролиза може да се използва за получаване на продукти с по-голяма добавена стойност, като биовъглен или сингаз (синтезен газ).
Приложения на пиролизата в кухнята
В битовата сфера едно от най-известните приложения на пиролизата е в пиролитни фурни. Тези устройства имат специфична функция за самопочистване, която използва принципа на пиролиза, за да изгори остатъците от храна вътре. Чрез повишаване на температурата до около 500°C топлината разлага органичната материя на водна пара и въглероден диоксид, а неорганичната материя - на пепел. Тази функция е идеална за поддържане на фурната чиста, без да прибягвате до химикали.
Процесът обикновено отнема между един и четири часа, в зависимост от нивото на замърсяване. След като приключите, трябва само да отстраните пепелта с влажна кърпа. Освен че поддържа фурната чиста по лесен начин, тази система е екологична и избягва използването на замърсяващи продукти.
Те са по-безопасни от традиционните фурни, тъй като имат автоматично заключване при достигане на 500°C, за да се избегнат инциденти. Те също помагат за спестяване на време и енергия, тъй като могат да бъдат програмирани да работят в часове с по-ниски разходи за електроенергия.
Ползи за околната среда и приложения на пиролизата
Едно от основните предимства на пиролизата е нейното способност за намаляване на замърсяването. Тъй като не се изисква кислород, количеството емисии е много по-ниско в сравнение с други техники като изгаряне. Това помага при управлението на отпадъците, които иначе биха били изгорени или депонирани. Освен това при третирането на промишлени отпадъци или биомаса се генерира енергия под формата на биогорива или биогаз, което спомага за разнообразяване на възобновяемите енергийни източници.
В промишлени приложения пиролизата се използва за трансформиране на отпадъчни пластмаси, гуми и биомаса в ценни продукти като горива или синтезен газ. Генерираният биовъглен е полезен като допълнение към почвата в селското стопанство, а произведеният газ може да се използва повторно в други процеси, превръщайки отпадъците в ефективни енергийни решения.
Друг интересен аспект е, че тъй като това е контролиран процес, има възможност за прилагане на пиролиза при оползотворяването на опасни отпадъци, улеснявайки тяхното унищожаване, без да се отделят токсични газове в околната среда. По същия начин може да се използва за генериране на синтезен газ, който по-късно се превръща в използваема енергия.
В обобщение, пиролизата е не само ефективен инструмент за управление на отпадъците, но също така насърчава създаването на материали за многократна употреба и ефективно възобновяема енергия. Благодарение на приложението си в различни индустриални и битови сектори, тя се превърна в една от най-обещаващите техники за глобална устойчивост.