A folyamat a pirolízis vagy pirolitikus, más néven olyan eljárás, amelyben a biomassza lebontása hő hatására oxigénigény nélkül megy végbe, vagyis teljesen száraz atmoszférában megy végbe. A pirolízis eredményeként keletkező termékek lehetnek szilárd halmazállapotúak, folyékony halmazállapotúak és gázok, és olyan termékeknek felelnek meg, mint a szén vagy faszén, kátrány és végül a jól ismert gáznemű termékek vagy széngőz. Ez a folyamat előfordulhat egyedül a természetben vagy együtt égés vagy elgázosítás során.
Ebben a cikkben mindent elmondunk, amit a pirolízisről, annak jellemzőiről és fontosságáról tudni kell.
Főbb jellemzők
A pirolízis egy termokémiai kezelés, amely Bármilyen szénalapú biotermékhez alkalmazható. Az anyagot oxigén hiányában magas hőmérsékletnek teszik ki, hogy kémiailag és fizikailag különálló molekulákká váljanak szét.
A pirolízis a termolízis egyik formája, és úgy definiálható, mint az anyag hőbomlása oxigén vagy valamilyen reagens hiányában. A bomlás kémiai reakciók, valamint hő- és tömegátadási folyamatok meglehetősen összetett sorozatából származhat. Meghatározható úgy is, mint az elgázosítás és az égés előtti lépések.
Amikor szélsőséges formájában fordul elő, csak a szén marad vissza maradékként, amit elszenesedésnek neveznek. Pirolízissel különböző másodlagos termékeket nyerhetünk, amelyek a műszaki területen hasznosak. A pirolízistermékek mindig szilárd gázokat, például szenet, folyadékokat és nem kondenzálható gázokat, például H2-t, CH4-et, CnHm-t, CO-t, CO2-t és N-t termelnek. Mivel a folyékony fázist csak a hűtés során vonják ki a pirolízisgázból, a két gázáram együtt használhatók bizonyos alkalmazásokban, ahol a forró szintézisgázt közvetlenül az égőbe vagy az oxidációs kamrába vezetik.
A pirolízis típusai
A pirolízisnek két különböző típusa van, attól függően, hogy milyen fizikai körülmények között végzik:
- Vizes pirolízis: Ezt a kifejezést akkor használjuk, ha víz jelenlétében végbemenő pirolízisre van szükség, mint például az olajok vízgőz-krakkolása vagy a szerves maradékok termikus depolimerizációja nehéz nyersolajokban.
- Vákuumos pirolízis: Az ilyen típusú vákuumpirolízis során szerves anyagokat vákuumban melegítenek, hogy alacsonyabb forráspontot érjenek el és elkerüljék a kedvezőtlen kémiai reakciókat.
A pirolízis folyamata három szakaszra oszlik, az alábbiak szerint:
- Az első szakaszban van lassú bomlás kis mennyiségű víz keletkezésével, szén-, hidrogén- és metán-oxidok. Ez a bomlás a folyamat magas hőmérséklete miatti kötések felszakadása és a szénben rekedt gázok felszabadulása következtében következik be.
- A második szakasz az ún aktív termikus bomlási szakasz. Ebben a szakaszban a hőmérséklet emelkedik, és a szénmolekulák mélyebben lebomlanak, kondenzálható szénhidrogéneket és kátrányokat képezve. Ez a fázis 360°C-nál kezdődik és körülbelül 560°C hőmérséklet elérésekor ér véget.
- Az utolsó szakasz 600 °C feletti hőmérsékleten következik be, és a hidrogén és más heteroatomok fokozatos eltűnése jellemzi.
Mire használják a pirolízist a konyhában?
Amikor a konyhában vagyunk, rendelkeznünk kell a szükséges eszközökkel, amelyek megkönnyítik az életünket, ehhez pedig ideális egy korszerű sütő. Jelenleg egy sor öntisztító funkcióval rendelkező sütő létezik, az úgynevezett pirolízis sütők, amelyek fő funkciója, hogy meg tudják tisztítani magukat.
Az ilyen típusú sütők Képesek a hőmérsékletet 500 ° C-ra emelni, lebontja a benne lévő ételmaradványokat, gőzzé vagy hamuvá változtatja, valamint a sütőben történő főzés után a kellemetlen szagokat is megszünteti. Vagyis az élelmiszer-maradványok a magas hőmérséklet hatására a szerves anyagokat szén-dioxiddá alakítják, amely vízzé alakulva elpárolog; hasonlóképpen a szervetlen anyagok hamuvá válnak, ha ennek a hőmérsékletnek vannak kitéve.
Ez a folyamat 1-4 órát is igénybe vehet., attól függően, hogy mennyire tiszta a program, a végén egyszerűen megtisztítjuk a sütőt egy nedves ruhával és összegyűjtjük a hamut. Így megszűnik az idővel az egészségre ártalmas vegyi termékek használata.
A sütők előnyei és környezetvédelmi jelentősége
Ha időt és pénzt takarítunk meg egy sütővel, a pirolízis a következő előnyökkel jár:
- A fő előny kétségtelenül az öntisztító funkció.
- Környezetbarát, mivel csökkenti a vegyszerek használatát a sütő tisztításához.
- Az Országos Energia Bizottság áramár-kalkulátora szerint az áram költsége alacsony, mert mindössze 0,39 centet fogyaszt.
- A védelem érdekében a legjobb minőségű anyagokból készült bútorok magas hőmérséklettől.
- Amikor a kemence hőmérséklete eléri az 500 °C-ot, a sütő ajtaja bezárul, a sütő pedig megtisztítja magát a balesetek elkerülése érdekében.
- Kényelmesebbek és hatékonyabbak, mint a hagyományos sütők.
- Programozható úgy, hogy olyankor indítsa el a pirolízist, amikor a legalacsonyabb az áramköltség.
A pirolízis azért fontos, mert segít az égetéssel összefüggő légszennyezés szabályozásában.. Segít csökkenteni a beérkező hulladék mennyiségét és a steril hulladék keletkezését is, ami meghosszabbítja a lerakó élettartamát és javítja a hulladéklerakó minőségét. Végül ez is egy módja annak, hogy a hulladék egy részét tárolható és szállítható üzemanyaggá alakítsák.
Ami a fa komponensének számító lignin pirolízisét illeti, aromás vegyületeket és magasabb széntartalmat termel, körülbelül 55% cellulóz és 20% faolaj esetében, 15% kátránymaradék és 10% gáz.
Abban az esetben, ha az erdei biomasszát pirolizálják, annak tulajdonságai nagyon jelentős hatással vannak a keletkező termékre. Például a nedvességnek az a szerepe, hogy csökkentse az elszenesedési folyamat hozamát, mivel hő szükséges a víz elpárologtatásához, valamint törékenyebb szenet termel, mint amikor a biomassza nedvességtartalma alacsonyabb. Ebből kifolyólag, javasolt, hogy a biomassza nedvességtartalma közel 10 % legyen. A kiindulási alapanyag sűrűsége is befolyásolja a pirolízis során képződő szén minőségét, a jó minőségű szénhez erdőmaradványok ajánlottak.
Remélem, hogy ezen információk birtokában többet megtudhat a pirolízisről és jellemzőiről.