Plastikātu atkritumu pārstrāde degvielā izmantojot termālās depolimerizācijas metodi.Tādas plastmasas kā polietilēns un polipropilēns sastāv no garām ogļūdeņraža ķēdēm. Arī degviela, piemēram, dīzelis, benzīns, petroleja un dažādas eļļas sastāv no ogļūdeņraša ķēdēm, tikai īsākām. Vielas īpašības ir tieši atkarīgas no šo ķēžu garuma. Piemēram, plastmasām šīs ķēdes ir ļoti garas, oglekļa atomi tajās ir skaitā no simtiem līdz pat tūkstošiem. Savukārt benzīnam šādās pat ogļūdeņražu ķēdēs oglekļa atomu skaits svārstās no 5 līdz 12, bet pašas ķēdes struktūras abos gadījumos ir līdzīgas.

Tātad, redzam, kā šo ķēžu garumi tiešā veidā nosaka vielas īpašības. Ja ķēdes ir garākas par 100 oglekļa atomiem, viela ir cieta un plastiska – polietilēns, polipropilēns vai citu tipu plastmasas. Ja ķēdes ir garumā no 21-100 oglekļa atomiem, viela ir šķidra, bet bieza – eļļas, parafīni. Ja ķēdes ir garumā no 12-21 oglekļa atomiem, viela ir šķidra, caurspīdīga, ar dzeltenu krāsu – to sauc par dīzeli. Ja ķēdes ir garumā no 5-12 oglekļa atomu, viela ir šķidra, mazāk blīva par dīzeli, vieglāk gaistoša – tas ir benzīns. Vēl īsākas ķēdes veido tikai gāzes, tādas kā propāns, metāns, butāns. Tātad no augstākminētā redzam, ka pamatā tādas vielas kā benzīns, dīzelis, parafīni, plastmasas (polietilēns un polipropilēns) pamatā sastāv no viena un tā paša materiāla, atšķirās tikai molekulu ģeometrija un ķēžu garumi. Tātad var teikt, ka polietilēns un polipropilēns ir tā pati degviela, tikai cietā formā.




Jo vairāk oglekļa (C) atomu šinī ķēdē, jo materiāls blīvāks un biezāks:
C18 – C34 Motoreļļas
C20 – C40 Parafīni/vaski
C>100 – Dažādi plastikāti (polietilēns/polipropilēns)
Rodas jautājums – kā šo cieto degvielu pārvērst šķidrā, ikdienā izmantojamā degvielā. Atbilde – termālā depolimerizācija jeb pirolīze. Pirolīze ir process, kurā plastikātu atkritumi tiek karsēti augstās temperatūrās bezskābekļa vidē. Plastikāts sāk kust, un vēlāk iztvaikot. Šos tvaikus iespējams kondensēt šķidrumā atdzesējot. Rezultātā no plastikāta atkritumiem tiek iegūts šķidrums ar ogļūdeņražu ķēžu garumu kas atkarīgs no pirolīzes temperatūras režīmiem kā arī piolīzes iekārtas dizaina un tanī izmantotajiem katalizatoru materiāliem. Šādi iespējams iegūt gan dīzeļa, gan benzīna gan arī tikai gāzu frakcijas ar ļoti lielu efektivitāti un minimāliem izmešu daudzumiem, ņemot vērā, ka procesā plastikāti netiek dedzināti, tiek tikai sarautas to ogļūdeņražu ķēdes.

Šādi pat ar pirolīzes palīdzību degvielā var pārstrādāt arī citas vielas, piemēram izstrādāto motoreļļu un gumijas atkritumus (riepas).
Sīkāk par plastikātu tipiem
1. PETE jeb PET pudeles.
Tā kā materiāls sastāv ne tikai no ogļūdeņražiem, bet klāt pievienots arī skābeklis, šāds materiāls pārstrādāšanai degvielā nav izmantojams. Skābeklis molekulas sastāvā pirolīzes procesā mēģina savienoties ar ūdeņradi un rezultātā tiek iegūts ūdens (pat līdz 50% tilpuma). Skābeklis spēcīgi oksidē ogļūdeņraža frakcijas padarot degvielu melnu un radot spēcīgu un nepatīkamu smaku. PET materiālu vislabāk pārstrādāt poliestera audumā kausējot to zemās temperatūrās un laižot cauri aparātam, kas pēc konstrukcijas līdzīgs stikla šķiedras ražošanas aparātam. Tādā veidā tiek iegūtas poliestera šķiedras, kuras vēlāk jau ar tradicionālām metodēm pārveido pavedienos un vēlāk sintētiskā audumā.
2. HDPE Augsta blīvuma polietilēns. (plastmasas kanniņas, konteineri, pudeļu korķi)
HDPE monomērs
Polietilēns ir ideāls materiāls šķidras degvielas iegūšanai izmantojot pirolīzes procesu. Sadalās viegli un iespējams iegūt vajadzīgo frakciju ogļūdeņražu ķēdes kontrolējot reakcijas temperatūru. Iegūstamie produkti – parafīnu vaski, dīzelis, benzīns, petroleja, šķīdinātāji, gāzes. Iegūstamais produkts atkarīgs no reaktora temperatūras, pirolīzes aparāta dizaina un katalizatoru izmantošanas vai neizmantošanas
3. PVC polivinilhlorīds - plastmasas logu rāmji, vadu izolācija
PVC materiāls degvielas iegūšanai pirolīzes procesā bez papildus iekārtu izmantošanas nav izmantojams dēļ tā sastāvā esošā hlora. Hlors ir ne tikai indīga gāze kas procesa gaitā tiek atbrīvota, hlora savienojumi arī pastiprināti korodē reaktora metāla daļas.
4. LDPE, zema blīvuma polietilēns - plēvesPolietilēns ir ideāls materiāls šķidras degvielas iegūšanai izmantojot pirolīzes procesu. Sadalās viegli un iespējams iegūt vajadzīgo frakciju ogļūdeņražu ķēdes kontrolējot reakcijas temperatūru. Iegūstamie produkti – parafīnu vaski, dīzelis, benzīns, petroleja, šķīdinātāji, gāzes. Iegūstamais produkts atkarīgs no reaktora temperatūras, pirolīzes aparāta dizaina un katalizatoru izmantošanas vai neizmantošanas
5. Polipropilēns
Polipropilēns pirolīzes procesā uzvedas ļoti līdzīgi polietilēnam, bet tam papildus ir viena laba īpašība, tas nerada parafīnu vasku frakcijas tikai dīzeli, benzīnu, petroleju, šķīdinātājus un gāzes. Iegūstamais materiāls atkarīgs no reaktora temperatūras, dizaina un katalizatoru klātbūtnes.
6. Polistirēns - putuplasts
Arī teorētiski derīgs materiāls šķidrās degvielas iegūšanai, jo nesatur citas molekulas kā ūdeņradi un oglekli. Sīkāka izpēta pagaidām nav veikta. Ir dažas acīmredzamas neērtības un mīnusi strādājot ar šo materiālu
7. Pārējie plastikātu tipiŠajā kategorijā ietilps visi citi nepieminētie plastikātu tipi, kuru ir tik daudz, ka uzskaitīt vienā slaidā ir pagrūti. Daži tipi no šīs grupas degvielas iegūšanai ir derīgi, liela daļa nav derīgi dēļ papildus vielām sastāvā, piemēram, slāpekļa, skābekļa un citām. Vārdu sakot, šim procesam bez papildus iekārtu izmantošanas derīgi ir tikai tādi plastikāti kuru sastāvā ir tikai ogleklis un ūdeņradis
Gumijas atkritumi

Pirolīzes procesā iespējams iegūt dīzeļa un benzīna frakciju. Liela daļa materiāla pārvēršas gāzu frakcijā un ir izmantojama pirolīzes procesa uzturēšanai bez papildus ārēja enerģijas avota. Gumijas sastāvā esošais lielais sēra daudzums ir problēma, nepieciešama papildus apstrāde iegūtajam šķidrumam, lai no sēra tiktu vaļā un dogošais šķidrums būtu lietojams dzinējos, ne tikai kā šķidrais kurināmais.
Izstrādātā motoreļļaMotoreļļa arī ir izmantojama šķidrās degvielas iegūšanai pirolīzes procesā, iegūstamais produkts – dīzelis, benzīns, gāzes. Iegūstamās dīzeļa frakcijas degvielai ir tendence pastiprināti oksidēties gaisa klātbūtnē kā rezultātā degviela no gaiši dzeltens kļūst melna pāris stundās, to var atrisināt nostādinot degvielu pāris nedēļas vai arī izmantojot dīzeļa degvielas stabilizatorus, kas neļauj iegūstamajai degvielai tālāk oksidēties. Obligāti nepieciešama filtrācija, vēlams ar centrifūgas tipa filtru.
SkaitļiIzejmateriāls – polietilēns/polipropilēns
Ieguvums – 0.95L šķidrās degvielas uz katru izejmateriālu kilogramu
Enerģijas patēriņš – apmēram 1KWh uz katru pārstrādājamo izejmateriāla kilogramu
Izejmateriāls – izstrādātā motoreļļa
Ieguvums – 0.9L šķidrās degvielas uz katru izejmateriāla litru
Enerģijas patēriņš - līdz 1KWh uz katru pārstrādājamo izejmateriāla kilogramu
Izejmateriāls – gumija
Ieguvums – 0.3L šķidrās degvielas uz katru izejmateriāla kilogramu
Enerģijas patēriņš - līdz 1KWh uz katru pārstrādājamo izejmateriāla kilogramu, tomēr procesā radušos gāzu daudzums ir pietiekams, lai tās dedzinot process kļūtu pašpietiekams
Procesa pārpalikumiGumija (riepas) – ogleklis, riepu metāla kords, vienu var presēt briketēs un kurināt, otru nodot metāllūžņos.
Izstrādātā eļļa – ogleklis + dažādu metālu sakusis kopums asfalta konsistencē, grūti tīrāms.
Plastmasa – ogleklis, krāsvielu paliekas, ja tādas izmantotas plastmasā.
Izejmateriālu plusi un mīnusiRiepas. Plusi - neizsmeļams resurss, lielais gāzu daudzums padara procesu pašpietiekamu.
Riepas. Mīnusi – Grūti sasmalcināt, mazs šķidrās frakcijas ieguvums, sēra un citu vielu klātbūtne gumijā, kas bez tālākas pārstrādes ļauj šādu degvielu izmantot tikai kā šķidro kurināmo.
Plastmasa. Plusi – Liels šķidrās frakcijas ieguvums, iespējama ideāla degvielas kvalitāte ar minimālu pēcapstrādi
Plastmasa. Mīnusi – izejmateriālu pieejamība
Izstrādātā motoreļļa. Plusi – Liels šķidrās frakcijas ieguvums, samērā ātra pārstrāde, iegūstama samērā labas kvalitātes produkts, kuru iespējams ar minimālu pēcapstrādi izmantot iekšdedzes dzinējos.
Izstrādātā motoreļļa. Mīnusi – izejmateriālu pieejamība un pakāpeniskā cenas celšanās, pēcapstrādes (filtrēšana, nosēdināšana, stabilizēšana) nepieciešamība.
Paraugi attēlos.degviela no polietilēna un polipropilēna.

Degvielas krāsa un attiecīgi arī frakcija (dīzelis/benzīns) ir atkarīga tikai no temperatūras režīma.
Paraugos attiecīgi no kreisās puses sākot ir 1. 25%benzīna 75% dīzeļa, 2. 5%benzīna, 80%dīzeļa, 15% parafīnu, 3. 5%benzīna, 60%dīzeļa, 35% parafīnu.

Degviela no riepām

Dikti smirdīga dēļ augstā sēra satura.
Procesa pārpalikumi
Vienkāršota bloku diagramma,
Uzbūvēto iekāru attēli:









