Pyrolýzní zpracování odpadního materiálu TETRA PAK

Petr Pavlík

Doctoral thesis

Pyrolysis Processing of Waste Material TETRA PAK

Abstract:

Předkládaná disertační práce se zabývá výzkumem možností zpracování odpadních nápojových obalů TETRA PAK s ohledem na jejich energetické a materiálové využití. Specifické je použití termického rozkladu bez přístupu vzduchu – pyrolýzy. Vstupní materiál ve formě neupravených aseptických a neaseptických nápojových obalů a papírenských výmětů, tedy zbytků nápojových obalů po recyklaci papírové složky metodou vířivého rozvláknění, byl zpracován na třech různých pyrolýzních jednotkách ve velikosti od experimentálního zařízení až po velké poloprovozní jednotky. Podstatou práce je zhodnocení výtěžnosti a kvality jednotlivých výsledných frakcí pyrolýzního procesu, zejména je pak pozornost věnována tuhému zbytku. V případě nápojových obalů se v tuhém zbytku nachází kromě uhlíků také hliník, pocházející z tenké aluminiové vrstvy, která je součástí aseptických nápojových obalů. Práce se věnuje výzkumu kvalitativních parametrů Al obsaženého v tuhém zbytku, zkoumá strukturální změny hliníku během pyrolýzního procesu a stanovuje tak základní informace nezbytné pro případnou produkci hliníku z nápojových obalů TETRA PAK jakožto druhotného materiálového zdroje pro zpracovatelský průmysl. Disertační práce je strukturována do několika částí, jejichž návaznost utváří ucelený postup vedoucí k splnění stanovených cílů disertační práce. První část práce se věnuje obecně pyrolýznímu zpracování odpadních materiálů a shrnuje také přehled současných technologií využívaných při zpracování odpadních nápojových obalů. Druhá část práce představuje samotný soubor experimentálních měření na reálných pyrolýzních jednotkách. Jako vstupní materiál bylo voleno velké množství nápojových obalů a zbytku po recyklaci papírové složky tak, aby byla do výzkumu zahrnuta co možná nejširší škála vstupních materiálů. Práce zkoumá vliv formy vstupního materiálu, ale například také doby skladování, na výslednou výtěžnost a kvalitu pyrolýzních produktů. Závěrečná část práce se věnuje interpretaci výsledků, jejich zhodnocení, diskuzi a také jejich porovnání s výsledky jiných autorů. Na závěr této části jsou stanoveny doporučení pro další výzkum v oblasti energetického a materiálového využití odpadních nápojových kartonů.

Abstract:

The presented dissertation deals with the research of the possibilities of processing TETRA PAK waste packaging regarding its energy and material utilization. Specific is the use of thermal decomposition without air access – pyrolysis. The input material in the form of untreated aseptic and non-aseptic beverage packages and paper dishes, i.e. beverage packaging residues after the recycling of the paper component by the vortex pulping process, was processed on three different pyrolysis units in size from the experimental plant to large pilot plant units. The essence of the work is the evaluation of the yield and quality of the individual resulting fractions of the pyrolysis process, especially the attention is paid to the solid residue. In the case of beverage containers, in addition to carbon, the aluminium alloy, which is part of the aseptic beverage containers, is also found in the solid residue. The thesis deals with the research of the qualitative parameters of Al contained in the solid residue, examines the structural changes of aluminium during the pyrolysis process and provides the basic information necessary for the possible production of aluminium from the TETRA PAK beverage containers as a secondary material source for the processing industry. The dissertation thesis is structured into several parts, the continuity of which forms a coherent process leading to the fulfilment of the stated goals of the dissertation. The first part of the thesis deals with the pyrolysis processing of waste materials in general and summarizes the current technologies used in the processing of waste beverage packaging. The second part of the thesis is the actual set of experimental measurements on real pyrolysis units. A large quantity of beverage containers and the residues after the recycling of the paper component were selected as the input material so that the widest range of input materials could be included in the research. The paper examines the influence of the form of the input material, but also the storage times, the resulting yield and the quality of the pyrolysis products. The final part of the thesis deals with the interpretation of the results, their evaluation, discussion and their comparison with the results of other authors. At the end of this section, recommendations for further research in the field of energy and material utilization of waste beverage cartons are set.

Keywords

pyrolýza, odpady, nápojový obal, TETRA PAK

Keywords

pyrolysis, waste, beverage packaging, TETRA PAK

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 1. 6. 2018

Thesis defence

• Date of defence: 29. 8. 2018
• Supervisor: Dagmar Juchelková
• Reader: Emília Hroncová, Ludmila Nováková, Helena Raclavská

VŠB - Technical University of Ostrava

Fakulta strojní

Doctoral programme / field:
Strojní inženýrství / Energetické stroje a zařízení