Mixed plastic waste pyrolysis: valorization of uncondensable gases through chemical processes

Plastic recycling is a topic of significant environmental and economic importance. The focus of this work is a thermochemical process, that is pyrolysis: this process converts, by thermal decomposition, plastics into an oil, a gas stream and a solid residue. In this work, a different route of the valorization of mixed plastic waste pyrolysis gases has been analyzed: in fact, nowadays these gases are simply burnt in order to recover energy, despite this is not the best option from an environmental point of view. The different routes that have been analyzed are considered "waste-to-chemicals", and are expected to reduce the emissions of greenhouse gases, such as CO2. So, after the definition of the composition of pyrolysis gases, that strongly depends on the feedstock and on the process conditions, some processes have been selected and simulated, and a techno-economic analysis has been performed. This has shown that the production of chemicals, starting from the syngas produced by reforming of pyrolysis gases, is economically feasible other than being more environmentally friendly: in particular, in this work the production of syncrude and methanol have been analyzed. Steam cracking is not still a valuable technology due to the small actual pyrolysis plant scale.

Il riciclo delle plastiche è un tema di grande rilevanza ambientale ed economica. Questo progetto di tesi si concentra sul processo termochimico di pirolisi che converte, mediante decomposizione termica, la plastica in un olio, un flusso di gas e un residuo solido. In questo studio è stata analizzata una diversa via di valorizzazione dei gas derivanti dalla pirolisi di rifiuti plastici misti: infatti, attualmente questi gas vengono semplicemente bruciati per recuperare energia, anche se questa non è la soluzione migliore dal punto di vista ambientale. Le diverse vie analizzate rientrano nel concetto di “waste-to-chemicals” e si prevede che possano ridurre le emissioni di gas serra, come la CO2. Dopo aver definito dei range di composizione dei gas di pirolisi, la quale dipende fortemente dal tipo di materia prima e dalle condizioni di processo, sono stati selezionati e simulati alcuni processi e ne è stata effettuata un’analisi tecnico-economica. Questa ha mostrato che la produzione di prodotti chimici, a partire dal syngas ottenuto tramite reforming dei gas di pirolisi, è economicamente sostenibile oltre che più rispettosa dell’ambiente: in particolare, in questo lavoro sono state analizzate la produzione di syncrude e metanolo. Lo steam cracking non è ancora una tecnologia vantaggiosa a causa delle ridotte dimensioni attuali degli impianti di pirolisi.