Kui füüsikaline keemia kohtub ringmajandusega keskkonnaprobleemide lahendamiseks: kuidas ReScA projekti eesmärk on kasutada jäätmete pürolüüsitooteid bituumeni täiustamiseks ja noorendamiseks 1. osa

Abstraktne: Linnajäätmete käitlemine on raske ülesanne: enam kui 30 protsenti maailma tahkete olmejäätmete (MSW) kogutoodangust ei käidelda piisavalt ning prügilasse ladestamine on endiselt tavaline praktika. Teiseks jäätmeallikaks on teekattetööstus: umbes 10–15-aastase kasutuseaga asfaldid muutuvad jäigaks, pragude tekkeks ning seetõttu ei sobi enam teekatteks, mistõttu muutuvad need jäätmeteks. Nende probleemide samaaegseks lahendamiseks pakub projekt ReScA ringmajandusel põhinevat lähenemisviisi, mis soovitab pürolüüsi kasutamist MSW (või selle fraktsioonide kui jäätmetest saadud kütuste, RDF-ide) töötlemiseks, mille jääke (õli ja süsi) saab kasutada lisaväärtusega koostisosad asfalditsükli jaoks. Söega saab valmistada parema jõudlusega ja vastupidavaid asfalte ning õliga heitgaasi asfalte regenereerida, vältides nende ladestamist. Kavandatud lähenemisviis pakub teistsuguse ja kasulikuma viisi olmejäätmete jäätmete lõpptsüklis (EoW). Selle kontseptsiooni tõestuseks viitavad järgmised kaks tähelepanekut: (i) söe koosneb süsinikku sisaldavatest osakestest, mis sobivad väga hästi bituumeni orgaanilise olemusega, nii et selle lisamine võib tugevdada bituumeni üldist struktuuri, suurendades selle mehaanilisi omadusi ja aeglustades molekulaarstruktuuri. selle vananemisprotsessi kineetika; ii) õli on rikas süsivesinike poolest, nii et see võib rikastada heitgaasi asfaldi malteenfaasi kehva osa. Neid hüpoteese on tõestatud RDF-ide pürolüüsist saadud jääkide testimisega, et parandada bituumeni tüüpilise proovi mehaanilisi omadusi ja regenereerida pärast vananemist. Kavandatud lähenemisviisi soovitab kaasatud materjalide füüsikalis-keemiline uuring ja selle eesmärk on näidata, kuidas keerukate süsteemide, näiteks bituumenmaterjalide keemilised teadmised võivad aidata keskkonnaprobleeme lahendada. Loodame, et seda lähenemisviisi peetakse tulevikus näidismeetodiks.

Tistanche glükosiid võib samuti suurendada SOD aktiivsust südame- ja maksakudedes ning oluliselt vähendada lipofustsiini ja MDA sisaldust igas koes, eemaldades tõhusalt erinevaid reaktiivseid hapnikuradikaale (OH-, H2O₂ jne) ja kaitstes tekitatud DNA kahjustuste eest. OH-radikaalide poolt. Tsistanche fenüületanoidglükosiididel on tugev vabade radikaalide eemaldamisvõime, suurem redutseerimisvõime kui C-vitamiinil, nad parandavad SOD aktiivsust sperma suspensioonis, vähendavad MDA sisaldust ja omavad teatud kaitset sperma membraani funktsioonile. Tsistanche polüsahhariidid võivad suurendada SOD ja GSH-Px aktiivsust D-galaktoosi poolt põhjustatud eksperimentaalselt vananevate hiirte erütrotsüütides ja kopsukudedes, samuti vähendada MDA ja kollageeni sisaldust kopsudes ja plasmas ning suurendada elastiini sisaldust. hea puhastav toime DPPH-le, pikendab hüpoksia aega vananevatel hiirtel, parandab SOD aktiivsust seerumis ja aeglustab eksperimentaalselt vananevatel hiirtel kopsude füsioloogilist degeneratsiooni Raku morfoloogilise degeneratsiooniga on katsed näidanud, et Cistanche'il on hea antioksüdantne võime ja sellel on potentsiaal olla ravim naha vananemishaiguste ennetamiseks ja raviks. Samal ajal on Cistanche ehhinakosiidil märkimisväärne võime eemaldada DPPH vabu radikaale ja see suudab eemaldada reaktiivseid hapniku liike ja takistada vabade radikaalide poolt indutseeritud kollageeni lagunemist, samuti on sellel hea parandav toime tümiini vabade radikaalide anioonide kahjustustele.

Klõpsake rou cong rong eeliseid

【Lisateabe saamiseks:george.deng@wecistanche.com / WhatApp:86 13632399501】

1. Sissejuhatus

Igal aastal toodetakse maailmas umbes 2,01 miljardit tonni tahkeid olmejäätmeid (MSW), millest 33 protsenti ei käidelda piisavalt [1]; Paljudes riikides töödeldakse olmejäätmeid (majapidamis-, kooli-, tööstus-, haiglajäätmeid jne [2]) ikka veel protsessides, mille taaskasutamine või ringlussevõtt puudub. Tahkete jäätmete ebaõige käitlemise tavad põhjustavad sotsiaalseid ja majanduslikke probleeme, avaldavad märkimisväärset mõju keskkonnale ja suurendavad riske inimeste tervisele [1].

Kui vaadata Euroopat, siis 2019. aastal toodeti 224,4 miljonit tonni SMW, millest 31 protsenti võeti ringlusse, 27 protsenti muudeti energiaks, 18 protsenti töödeldakse bioloogiliselt, 24 protsenti ladestatakse prügilasse ja 1 protsent põletati. Itaalias on jäätmekäitluse protsendid Euroopa trendiga kooskõlas, kuid võrreldes Saksamaaga märgiti, et parem jäätmekäitlusprotsess on teostatav (Itaalia vs. Saksamaa protsendid: taaskasutatud 33 protsenti vs 48 protsenti; energia taaskasutamine 21 protsenti vs 32 protsenti , bioloogiline töötlemine 23 protsenti vs 18 protsenti , prügilasse ladestamine 23 protsenti vs 1 protsenti , põletamine vastavalt 1 protsent vs 1 protsent ) [3].

Prügilate kõrvaldamisel on järgmised tagajärjed:

- maamaastiku moonutamine;

- hooldus- ja transpordikulud [4], kuna prügilad asuvad sageli äärealadel;

- bakterite ja putukate vohamisest tingitud terviseprobleemid [5];

- pinnase, põhjavee (orgaanilise aine lagunemisel tekkivate vedelike imbumise tõttu) ja atmosfääri saastamine (gaasiliste laguproduktide [6], nagu metaan, mis on kasvuhoonegaasina kakskümmend korda kahjulikum kui CO2 [7], eraldumine).

Termokeemilised konversiooniprotsessid (pürolüüs, gaasistamine, põletamine või põletamine) on mugavad strateegiad MSW-st kütuse ja energia tootmiseks [8]. Termotöötluseks mõeldud MSW kogus ulatus aastatel 2010–2015 921 tonnini aastas [8]. Kahjuks on jäätmete põletamisel ja põletamisel oluline keskkonnamõju [9–11]. Termilise töötlemise eesmärk peaks tõepoolest olema ebaõigest jäätmekäitlusest tuleneda võiva keskkonnamõju üldine vähendamine.

Jäätmete muundamise pürolüüsiprotsess [8] viiakse läbi O2 puudumisel spetsiaalselt selleks ette nähtud reaktorites, kindlatel temperatuuridel ja rõhkudel, mis võimaldab (i) toota kolme lisandväärtusega toodet (bioõli, gaas ja süsi) [8,12–14]; ii) suurem energia taaskasutamise tõhusus ja iii) gaasiliste saasteainete heitkoguste vähendamine [15].

Kuigi sellel spetsiifilisel termokeemilisel protsessil on vaieldamatud eelised [8,16] ja CO2 emissioon oluliselt ei suurene, on kondenseeruva fraktsiooni (bioõli) ja tahke toote (söe) majanduslik kasum pole täielikult määratletud, kuna:

- bioõli on keeruline vedel segu, mis sisaldab süsivesinikke ja hapnikuga rikastatud liike, mille molekulmass on väga erinev ja mida on endiselt raske kasutada ja kasutada;

- süsi on suure anorgaanilise fraktsiooniga tahke süsinikupõhine materjal (olenevalt lähteainest), mis piirab selle funktsionaalset kasutamist.

Teine tsükkel, mis on veel mitmes riigis avatud, on asfalditsükkel. Umbes 10–15 aasta pärast asfaldid vananevad, seega kõvaks ja hapraks ning ei sobi enam teekatteks, mistõttu asendatakse need uutega, kuna nende taastamiseks on vaja kalleid keemilisi töötlusi. Hiljuti nõudsid valitsused ja maanteeametid, et teekattetööstus muutuks jätkusuutlikumaks, vähendades nii kulukate kasutamata materjalide tarbimist kui ka üha defitsiitsemaks jäävate materjalide tarbimist ning vältides prügilasse ladestamist. Itaalias, nagu ka teistes EL-i riikides, kasutatakse ainult 20–30 protsenti taaskasutatud asfaltidest uuteks sillutusprotsessideks ja 8–10 massiprotsenti. protsenti saadaolevatest taaskasutatud asfaltidest ladestati 2018. aastal prügilasse [17,18]. Eemaldatud asfaldi taaskasutamine võib oluliselt vähendada uute teekattematerjalide üldkulusid [18,19]. Jäätmematerjalide kasutamine teerajatistes võib samuti aidata kulusid vähendada ning võib leida kasvavat suundumust nende kasutamisele sellises ulatuses [20].

Käesolevas töös pakutakse välja kasulik viis pürolüüsist saadud jääkide kasutamiseks, et parandada asfaldi jõudlust ja pikendada nende elutsüklit, vähendades seega prügilatesse viimist. Selle idee teostatavusest annab tunnistust hiljutine rahastamine uurimisprojektile (ReScA), mille eesmärk on jäätmete pürolüüsil saadud tahkete (söe) ja vedelate (bioõli) toodete kasulik kasutamine, et toota vastupidavamaid ja kõrgekvaliteedilisi tooteid. teostades bituumeneid ja asfalte, tagades sellega suurema liiklusohutuse ja väiksema jäätmetekke.

See töö on korraldatud järgmiselt: esiteks tutvustatakse asfaldi omaduste parandamiseks pürolüüsist pärinevate jääkide kasutamise idee aluseks olevat füüsikalis-keemilist alust (punkt 2), seejärel lähenemise teostatavust, samuti metoodikat ja tehtud tööd. Seni on ReScA projekti raames kajastatud 3. ja 4. jaos, eeldatavad mõjud tehnoloogilises, sotsiaalses ja majandusvaldkonnas on esitatud 5. osas ning järeldused koos mõningate lõplike kommentaaridega tulevikuperspektiivide kohta on esitatud 6. osas. .

2. Jäätmete ja asfalditsüklite integreerimise füüsikalis-keemilised alused

Polümeerid on tavalised lisandid asfaldi omaduste parandamiseks, kuid siiani on nende kasutamine nende kõrge hinna tõttu olnud ebaökonoomne [20]. Hiljutised uurimistulemused on näidanud jäätmete või jäätmete pürolüüsist saadud toodete võimalikku kasutamist bituumeni ja asfaldi lisandina [20–24]. Lisaks on hiljuti hinnatud asfaldi mehaaniliste omaduste paranemise füüsikalis-keemilisi aluseid söe lisamise tõttu [25–30]. Söel on antioksüdantsed ja vananemisvastased omadused, kui seda kasutatakse asfaldilisandina, ning bioõli võib avaldada vananenud asfaltidele taastavaid omadusi, taastades malteenifaasi madala molekulmassiga molekulidega [27,31].

Nanosuuruses osakesed võivad tänu oma kõrgele pinna-mahu suhtele ja häälestatavale keemilisele koostisele avaldada märkimisväärset mõju bituumenite ja asfaltide reoloogilistele omadustele isegi siis, kui neid lisatakse bituumenile väga väikeses koguses [32]. Eelkõige võivad peenosakesed tõsta katendi kandevõimet ja vähendada katendi tööea jooksul väsimusest tingitud pragude teket. Süsinikosakesed annavad paremaid tulemusi tänu nende keemilisele ühilduvusele bituumeniga (mõlemad on süsinikurikkad materjalid) [25]. Söe, mida iseloomustab poorne ja kiuline struktuur, vastutab tugeva koostoime eest sideainega [28]. Lisaks on leitud, et selle kõrge süsinikusisaldus mõjutab bituumeni kõvadust ja sitkust [33]. Söe kasutamist bituumeni modifikaatorina on testinud erinevad autorid [34, 35] ja kõigil juhtudel on tuvastatud mehaaniliste omaduste paranemine.

Söe ja bituumeni koostoimel võib olla ka vananemisvastane toime. Seda hüpoteesi toetav keemiline põhjendus seisneb selles, et söe apolaarse osa vastastikmõju bituumeni maltogeense faasiga eeldab, et see piirab bituumeni dünaamikat piiratumalt. Seetõttu võib bituumeni muundumise dünaamikat takistavate tahkete osakeste nagu söe olemasolu aeglustada vananemise eest vastutavaid protsesse, sealhulgas asfalteeniklastrite ja nende agregaatide dünaamikat, erineva pikkusega skaalal ja erineva tugevusega vastastikmõjus [36].

Hiljuti avaldasid Rajib et al. 2021. aastal [37] uurisid biosöe kasutamise eeliseid oksüdatsiooni ja UV-vananemise edasilükkamiseks nii sideainel kui ka asfaldil ning Kumar et al. [38] hindas pürolüüsitud plastijäätmetega (PPC) modifitseeritud sideainete termilise säilitamise stabiilsust. Nende töö näitas, et pürolüüsi jääke saab kasutada bituumenite modifikaatoritena, kuid ilmneb, et eelkõige stabiilsusprobleemide lahendamiseks on vaja veel palju tööd teha [38].

Vananemisel võivad asfaldis tekkida praod või purunemised [39], kuna bituumeni keemilised komponendid muutuvad rakendatava pinge all üha vähem liikuvamaks. Vananemine on mitme protsessi üldine tulemus, millest igaüks iseloomustab nende ajakava:

1. kergemate komponentide lendumine [40], nähtus, mis esineb isegi uue asfaldi paigaldamisel [41,42];

2. bituumeni koostisosade oksüdeerimine õhuhapniku toimel. Oksüdeerunud molekulid on polaarsemad ja võivad anda parema isekoostumise [43];

3. keemilised reaktsioonid, mis põhjustavad polümerisatsiooni ja suuremate struktuuride moodustumist bituumenis (tiksotroopia) [44].

Pärast vananemist saab bituumeni esialgse elastsuse/viskoossuse kuidagi taastada, lisades lihtsalt pehmendusaineid (mida tavaliselt nimetatakse räbustideks), nagu räbustiõli, sojaõli, lägaõli, määrdeaine jne [45,46].

Siiani on kasutatud keerukamaid meetodeid puhta bituumeni algse keemia ja selle algse molekulidevahelise struktuuri [36,47] (noorendamine) taastamiseks, lükates edasi kogu vananemisprotsessi jooksul toimuvaid oksüdatsioone, aglomeratsioone ja isekoosnemisprotsesse. sõnastatud.

Seoses bioõli kasutamisega on tõestatud, et selle koostis muudab selle võimalikuks räbustiks. Selle rakenduse põhjendus seisneb amfifiilsete molekulide olemasolus, mis võivad interakteeruda bituumenis juba esinevate molekulidega. Erinevat tüüpi amfifiilsete saitide vaheline interaktsioon võib selliste molekulide keeruka olemuse tõttu olla erinev ja omada märkimisväärset mõju, eriti kui happelised ja aluselised molekulid puutuvad kokku süsteemi sees, soodsa energeetilise tõuke tõttu tugeva H-sideme poole. moodustumine või isegi kindel prootoniülekanne koos laetud liikide moodustumisega [48]. Selles raamistikus pakub hiljutise näite Ren jt töö. 2020. aastal [49], kus on katsetatud biomassi pürolüüsi teel saadud bioõli lisamist bituumenile, et parandada selle jõudlust. Täiustatud bituumen kanti isekleepuvatele ja legeeritud kuumsulamislehtedele. Bioõli testiti FT-IR, GC-MS ja Karl Fischeri tiitrimisega, samas kui bituumeni jõudlust hinnati pehmenemispunkti testide, madala temperatuuriga painduvuskatsete, koorumistugevuse testide, viskoossuse, tiheduse, kõvaduse ja kuumakindluse määramisega. , ja säilitati kleepuvustestid. Füüsikaliste omaduste hindamise tulemused näitavad, et biobituumen on bituumeni kattelehtede potentsiaalne asendaja.

Järgmises jaotises kirjeldatakse üksikasjalikult, kuidas neid aspekte ReScA projekti raames kasutatakse ja edasi analüüsitakse.

3. Metoodika ja esialgsed tulemused: ReScA projekt

ReScA projekt keskendub nii bioõli kui ka pürolüüsiprotsessides tekkiva söe otstarbekale kasutamisele paremate ja kauakestvate asfaltide tootmiseks, samuti nende kohapealseks regenereerimiseks, kui need on vananenud või ammendunud. ReScA lõppeesmärk on linnajäätmete ja asfalditsüklite integreerimine. See saavutatakse kahe põhisamba alusel (joonis 1): (i) pürolüüsitoote omaduste häälestamine protsessi optimeerimise kaudu; ii) pürolüüsitoodete kasutamine asfaldi valmistamiseks ja noorendamiseks, kui need on vananenud või kurnatud.

Kavandatav lähenemisviis toob kaasa järgmised üldised eelised:

1. naftast saadud toodete (nt toornafta) asendamine tahkete olmejäätmete pürolüüsi toodetega;

2. asfaldi mehaaniliste omaduste ja pikaealisuse parandamine söe kasutamise kaudu;

3. ammendunud asfaltide soodne ja kohapealne noorendamine läbi bioõli.

Eelnimetatud eelised avaldavad eeldatavasti suurel määral vananenud asfaldi prügilasse ladestamisele, CO2 heitkogustele ja tootmiskuludele, mis on tingitud asfaltide pikenemisest. Lisaks võimaldab ReScA kontseptsioon, mis võtab kasutusele pürolüüsi olmejäätmete muundamisel (keskendudes jäätmetest saadud kütustele, RDF-idele), samal ajal märkimisväärset energiakasutust [50] (kütteväärtus on tavaliselt umbes 20 MJ /kg [51]) ja prügilatesse ladestamise vähendamine, mis viib ellu ringmajanduse paradigma, mida soovitatakse COVID-i järgsel üleminekul{7}} kasutusele võtta.

3.1. Metoodika (pürolüüs, asfaltide reoloogilised omadused)

ReScA tegeleb tahkete ja vedelate toodete (süsi ja bioõli) tavatu kasutamisega olmejäätmete termokonversiooniks, et parandada ja täiustada asfalti, muutes need vastupidavamaks ja pikaajalisemaks (söe kasutamise kaudu) ning võimaldades nende kasutamist kohapeal. regenereerimine bioõli kasutamisega. ReScA on interdistsiplinaarne projekt, mis kasutab ära keemikute, füüsikute ja inseneride koostööd, et tagada asfaldi lisandite tootmine ja iseloomustamine pürolüüsi teel ning asfaldi paremate omaduste iseloomustamine reoloogilisest vaatepunktist.

3.1.1. Pürolüüsi lähenemisviis kui jäätmete termokonversioon

Pürolüüsiprotsess võimaldab peamiselt suure süsinikusisaldusega lähteainet (nt lignotselluloosi biomassid, pöördtrummelahjud, plastid, rehvid) muundada kolmeks põhitooteks:

- vee, süsivesinike ja hapnikku sisaldavate liikide rikas kondenseeruv fraktsioon (bioõli) [14,52–54];

- gaaside segu (peamiselt CO, CO2 ja CH4), mida saab tänu oma kütteväärtusele kasutada protsessi energeetiliseks ülalpidamiseks [14,52,55–58];

- tahke süsinikurikas jääk (char) [52,59].

Töötemperatuuri, kuumutuskiiruse, atmosfääri (inertgaaside tüpoloogia) ning aurude ja tahkete ainete pürolüüsikambris viibimise vahemikke saab reguleerida vastavalt soovitud väljunditele, koondades pürolüüsiprotsessid nelja laia kategooriasse: aeglane, tavapärane, kiire ja kiirpürolüüs [52]. Kuumutamiskiirused varieeruvad 0,1–1 ◦C/s (aeglane pürolüüs) kuni üle 1000 ◦C/s (kiirpürolüüs), samas kui tavapäraselt jäävad protsessi temperatuurid vahemikku 300–600 ◦C.

Et rõhutada tööparameetrite mõju toote saagistele, on joonisel 2 toodud erinevatel lõpptemperatuuridel ja erinevatel kuumutamiskiirustel tehtud katsetega saadud lignotselluloossest biomassist saadud pürolüüsiproduktide saagiste võrdlus. Üldjuhul sobivad söe tootmiseks aeglase pürolüüsi tingimused, eriti madalatel temperatuuridel, samas kui samade temperatuuride puhul sobivad gaasi ja vedeliku tootmise maksimeerimiseks kiired või kiirpürolüüsi tingimused. Eelkõige kõrgel temperatuuril, kui protsess viiakse läbi tingimustes, kus auru viibimisaeg pikeneb (madala kuumutuskiirusega, nt aeglase pürolüüsi tingimustes), saavutab gaasifraktsiooni saagis maksimumi, kuna sekundaarsed reaktsioonid (nt. , lõhenemine) muutuvad oluliseks ja söe areneb vähendatud hapnikusisaldusega struktuuri suunas (nimetatakse esmaseks söeks). Vastupidiselt, suure kuumutamiskiiruse korral (nt kiir- ja kiirpürolüüsi tingimustes) gaasi saagis väheneb, et soodustada vedela fraktsiooni suuremat tootmist, kuna sekundaarsed reaktsioonid (nt lagunemine väikesteks molekulideks) on piiratud [52]. Lisateavet lignotselluloosse biomassi tüüpide pürolüüsi kohta leiate Giudicianni jt hiljutisest ülevaatest. [52], samas kui MSW pürolüüsi üksikasjad leiate Hasani ülevaatest [60].

Erinevat tüüpi protsesside energiatarbimine on teine ​​oluline aspekt, mida tuleb rakenduseesmärkidel arvesse võtta. Konkreetse protsessi majandustulemuste hindamiseks tuleks siiski arvesse võtta kogu tootmisahelat, sealhulgas pürolüüsitoodete lõppkasutajaid. Sellise hindamise puhul muutub vajalikuks elutsükli hindamine (LCA).

Pürolüüsiprotsess on paindlik termokonversioonistrateegia, kuna iga pürolüüsitoote koostist saab häälestada sobivate parameetrite järgi. See optimeerimine eeldab lähtetoorme koostise üksikasjalikku iseloomustamist, mis on selle laia uurimisvaldkonna üks peamisi trendikaid teemasid [52]. Standardiseeritud protokollid (ASTM-protokollid) elementide koostise (C, H, N, S sisaldus lõpliku analüüsiga), niiskuse, tuha, lenduvate ainete ja fikseeritud süsiniku sisalduse (lähianalüüsi abil) ning lähteaine kütteväärtuse määramiseks. on tavapäraselt kasutusele võetud [61].

Seoses ReScA projektiga on valitud lähteained (RDF) saadud asulajäätmete käitlemisest ja stabiliseeritud vastavalt kehtivale seadusandlusele. RDF on MSW põlev fraktsioon, mida iseloomustab kõrge süsinikusisaldus ja kõrge kütteväärtus, kuna selle koostis sisaldab: kõva plasti, pakendijäätmeid, tekstiili, puitu, metalle ja kummi [62]. Pöördtrummelahju toodetakse mehhaanilis-bioloogilistes tehastes tahkete jäätmete sorteerimiseks järgmiste järjestikuste protsesside lõppjäägina: i) ringlussevõetavate materjalide (nt plast, metall, klaas, paber) taaskasutamine; ii) biolagunevate jäätmete bioloogiline stabiliseerimine; iii) püsijäätmete eraldamine [62].

RDF-i iseloomustab suur koostise varieeruvus, mis mõjutab selle üldist termilist käitumist. Erinevate autorite teatatud RDF-i keskmine koostis on järgmine: 15–35 protsenti plastikut, 15–50 protsenti tselluloosipaberit ja -pappi, 2–10 protsenti puitu, 5–20 protsenti orgaanilisi aineid ja umbes 5–10 protsenti mittepõlevaid aineid. 62–64].

RDF-i üldist termilist lagunemist mõjutab peamiselt kahe suurema fraktsiooni (tselluloosi- ja plastfraktsiooni) termiline lagunemine [64]. RDF laguneb laiemas temperatuurivahemikus (200–600 ◦C, joonis 4), kuid süsinikurikaste materjalidega võrreldes madalamal temperatuuril [65]. Sellise pürolüütilise käitumise põhjuseks on selle madal fikseeritud süsinikusisaldus, väga lenduvad ained [64] ja mittelenduvate ainete sisaldus vahemikus 10–20 protsenti (metallid võivad katalüüsida lagunemist).

RDF komponentide depolümerisatsiooni- ja monomeeride killustumisprotsessid reguleerivad tahkete (söe), vedelate (bioõli) ja gaasiliste fraktsioonide suhtelisi koguseid, eriti väiksema molekulmassiga.

RDF termilisel lagunemisel esinevate nähtuste paremaks mõistmiseks ja ka selleks, et rõhutada, kuidas kuumutuskiirus ja lõpptemperatuur võivad viimast mõjutada, on massikadu (mõõdetud termogravimeetrilise analüüsiga, TGA) ja diferentsiaalne termogravimeetriline signaal ( Juhtumiuuringuks valitud RDF-i DTG) on esitatud joonisel 3 kahe erineva kuumutamiskiiruse (5 ja 50 ◦C/min) jaoks. Massi kadu temperatuuri või viibimisaja funktsioonina on tingitud samaaegsetest lagunemis-, oksüdatsiooni- ja lenduvate ainete kadudest [66]. Kahe TG kõvera puhul täheldatud erinevused näitasid, et lagunemismehhanismi mõjutab kuumutamiskiirus ja sellest tulenevalt ka kolme fraktsiooni suhteline kogus pürolüüsiprotsessi väljundis (gaas, süsi ja bioõli) saab häälestada erinevate parameetritega (peamiselt temperatuurivahemik, kuumutuskiirus ja gaasi viibimisaeg) töötades.

Lõpetuseks võib öelda, et plastjäätmete pürolüüsiga töötlemise paremus, et saavutada tavapäraste lahenduste, näiteks prügilasse ladestamine või põletamine, paremad üldised keskkonnanäitajad, on alates 2005. aastast LCA-meetodi abil tõestatud [67]. Hiljuti on Jeswani et al. [10] on läbi viinud põhjalikuma LCA analüüsi, mis näitab, et isegi kui segaplastijäätmete pürolüüsiga töötlemisel on 50 protsenti väiksem kliimamuutuste mõju ja olelusringi energiakasutus kui energia taaskasutamise võimalusel, on muud mõjud, nagu hapestumine, eutrofeerumine ja fotokeemiline mõju. ja osooni moodustumine, on pürolüüsi- ja puhastusprotsesside suhteliselt suure energiavajaduse tõttu kõrgemad kui mehaanilise ringlussevõtu ja energia taaskasutamise puhul. Seetõttu on Jeswani jt tulemused. [10] rõhutavad vajadust parandada tulevikus teadusuuringuid, et suurendada jäätmete pürolüüsi süsiniku muundamise tõhusust, et veelgi vähendada selle mõju.

3.1.2. Asfaltide ettevalmistamine, vanandamine, noorendamise testimine ja reoloogiline iseloomustamine

Asfaldi komponentide (peamiselt bituumenfraktsiooni) ja asfaldi prototüüpide iseloomustamiseks kasutatakse tavaliselt laia valikut standardseid reoloogilisi teste.

ReScA projekti raames valmistatakse ette erinevas koguses söet sisaldavad bituumeniproovid ning nende stabiilsuse hindamine toimub erinevate tehnikatega: läbitungimisastme katsed (EN 1426: 2015), rõnga- ja kuultestid (EN 1427: 2015). spektroskoopia mõõtmised. Seejärel kasutatakse asfaldi prototüüpide valmistamiseks söega modifitseeritud bituumeneid, millel on hea stabiilsus. Asfaldi prototüüpide ettevalmistamine toimub standardprotokollide (UNI EN 12697-31) alusel, mis hõlmab pöördtihendajat. Üksikasjalikult valitakse anorgaaniliste osakeste suurusjaotus vastavalt Itaalia standardspetsifikatsioonidele [19], mis vastab samal ajal strateegilise maanteede uurimisprogrammi (Superpave SHRP) meetodi Superior Performing Asphalt Pavements kehtestatud piiridele [20]. ]. Asfaldiproovide tootmiseks valitakse konkreetsed täitematerjali gradatsioonid, et tagada roopamisvastane nähtus [21] ja järgida segamismeetodit (UNI EN 933-1). Stabiilsuse hindamine saavutatakse standardse Marshalli stabiilsustesti (ASTM D6927) abil.

Söelisandiga kaasneva vananemisvastase toime hindamiseks tehakse söega modifitseeritud bituumenite vananemistestid. Vananemise simuleerimine viiakse läbi standardmenetlusega: õhukese kilega rullahju katse (RTFOT) vastavalt standardprotokollile ASTM D2872-04 ja survevanandamise anuma (PAV) katse vastavalt standardile ASTM D6521. protokolli. Mehaaniliste omaduste iseloomustamine pärast vananemisprotsessi teostatakse samade analüütiliste meetoditega, mida kasutatakse stabiilsuse hindamisel.

Bioõli efektiivsuse testimiseks noorendava või räbustava ainena iseloomustatakse vananenud bituumeniproove eelnimetatud meetoditega ja töödeldakse seejärel kasvavate koguste bioõliga. Saadud proovide mehaaniliste omaduste hindamine ja nende tulemuste võrdlemine esmase ja vananenud bituumeni omadega võimaldab määratleda bioõli lisamise mõju.

Eeldatakse, et kõigi nende iseloomustustulemuste kogumine tugevdab arusaamist bituumeni koostisosade ja nanoosakeste kujul esinevate lisandite vastastikmõju mehhanismidest, mis vastutavad sideaine ja tekkiva asfaldi jõudluse ja vastupidavuse suurenemise eest.

Pakutud lähenemisviisi tõestuseks on järgmises jaotises esitatud mõned esialgsed tulemused RDF-i, juhtumiuuringuks valitud lähteaine kohta.

【Lisateabe saamiseks:george.deng@wecistanche.com / WhatApp:86 13632399501】