Recupero energetico dei rifiuti di plastica in carburante diesel con additivi etanolo ed etossi acetato di etile nella strategia di economia circolare

Oct 23, 2023

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 5330 (2022) Citare questo articolo

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L’uso diffuso di articoli in plastica crea enormi problemi di smaltimento e preoccupazioni ambientali. Un’enfasi crescente è stata posta sul concetto di economia circolare, che potrebbe avere un impatto significativo sulla domanda di materie prime plastiche. Il riciclaggio della plastica post-consumo è uno degli obiettivi principali dell’economia circolare nazionale. Questo studio si concentra sul recupero energetico dai rifiuti di plastica come fonte di combustibile alternativa per soddisfare la domanda dell’economia circolare. È stato affermato che il combustibile plastico di scarto prodotto attraverso la pirolisi viene utilizzato come combustibile sostitutivo. Questo lavoro si concentra sulla determinazione delle prestazioni e degli standard di emissione del Waste Plastic Fuel (WPF) generato dalla pirolisi del polietilene ad alta densità (HDPE) in un motore diesel a iniezione diretta monocilindrico (DIDE). Tre diversi rapporti di WPF sono stati combinati con il 10% di etanolo e il 10% di etossietilacetato come additivo ossigenato per creare miscele di combustibili quaternari. L'etanolo ha una bassa viscosità, un alto contenuto di ossigeno, un elevato rapporto idrogeno/carbonio come proprietà favorevoli, il carburante quaternario comporta una migliore efficienza termica dei freni, consumo di carburante ed emissioni ridotte. La miscela WEE20 presenta un'efficienza termica dei freni superiore del 4,7% e un consumo di carburante ridotto del 7,8% rispetto al diesel. Le miscele di carburante quaternario hanno dimostrato una diminuzione del monossido di carbonio dal 3,7 al 13,4% e una riduzione degli idrocarburi dal 2 al 16% in diverse condizioni di carico.

Si prevede che il consumo di plastica raddoppierà nei prossimi vent’anni, dopo essere raddoppiato nei cinquant’anni precedenti. Per ridurre le difficoltà ambientali, l’industria dei polimeri deve concentrarsi sul recupero di beni a valore aggiunto piuttosto che sulla plastica monouso. Il concetto di economia circolare ha acquisito slancio e include un’ambiziosa strategia per aumentare le idee sul riciclo della plastica post-consumo. La riduzione dei consumi, l’aumento dell’aspettativa di vita, il riciclo e il recupero energetico post-consumo sono tutte strategie consigliate per ridurre l’inquinamento causato dalla plastica. Il riciclo meccanico è fondamentale per l’economia circolare, ma ostacoli come la miscelazione incompatibile, le proprietà meccaniche ridotte e gli additivi rinforzanti ostacolano l’economia circolare. Il riciclaggio termico o la combustione utilizzati per smaltire la plastica stanno guadagnando maggiore attenzione. Lo smaltimento dei rifiuti di plastica rappresenta un’importante opportunità per il recupero energetico. Gli idrocarburi sono presenti nella plastica e sono un'ottima fonte di carburante poiché bruciano in modo pulito. Oltre ad essere ecologica ed economica, la pirolisi è una tecnologia per il recupero di energia dai rifiuti di plastica utilizzata per riutilizzare i rifiuti di plastica come fonte di energia per la produzione di carburante, pur essendo rispettosa dell'ambiente ed economicamente vantaggiosa1.

L’uso dei carburanti diesel è diffuso in molti settori, come quello automobilistico, agricolo e della produzione di energia, che beneficiano di una maggiore efficienza termica e di un risparmio di carburante superiore. Cercare fonti alternative di carburante è solitamente un’esperienza positiva. Singh et al.2 hanno sintetizzato olio puro per pirolisi plastica senza l'uso di un catalizzatore e hanno studiato le caratteristiche del carburante. Le miscele di olio plastico sono state testate sul motore e si è riscontrato che l'utilizzo di miscele al 50% ha comportato una riduzione dell'efficienza e un aumento minimo delle emissioni. Das et al.3 hanno esaminato le miscele di oli plastici di scarto prodotte dal catalizzatore Zeolite-A. L'analisi del motore ha rilevato un aumento dell'efficienza termica dei freni fino al 20% delle miscele a pieno carico. Si ritiene che l'emissione di scarico abbia un valore più elevato rispetto al diesel con rapporti di miscela e carico maggiori. Oli di pirolisi prodotti da diversi polimeri, tra cui polietilene ad alta e bassa densità, stirene e polipropilene sono stati studiati da Mangesh et al.4. Bukkarapu et al.5 hanno studiato il metodo della pirolisi per convertire i rifiuti di plastica in carburante e hanno riportato l'uso di olio plastico nei motori diesel esaminando le caratteristiche del motore. Chandran et al.6 hanno riportato le caratteristiche chimiche e fisiche di diverse miscele di oli di plastica di scarto con polimeri simili al diesel e miscele di oli per pneumatici, olio di plastica di scarto distillato e desolforato.