Pyrolyysi – määritelmä

Pyrolyysi on termokemiallinen käsittely, jota voidaan soveltaa mihin tahansa orgaaniseen (hiilipohjaiseen) tuotteeseen. Se voidaan tehdä sekä puhtaille tuotteille että seoksille. Tässä käsittelyssä materiaali altistetaan korkealle lämpötilalle, ja ilman happea se käy läpi kemiallisen ja fysikaalisen erotuksen eri molekyyleiksi. Hajoaminen tapahtuu materiaalien kemiallisten sidosten rajallisen lämpöstabiilisuuden ansiosta, minkä ansiosta ne voidaan hajottaa lämmön avulla.

Lämpöhajoaminen johtaa uusien molekyylien muodostumiseen. Näin saadaan tuotteita, joilla on erilainen, usein parempi luonne kuin alkuperäisellä jäännöksellä. Tämän ominaisuuden ansiosta pyrolyysistä tulee yhä tärkeämpi prosessi nykypäivän teollisuudelle – sillä sen avulla tavallisille materiaaleille ja jätteille voidaan antaa paljon enemmän arvoa.

Pyrolyysi yhdistetään usein lämpökäsittelyyn. Toisin kuin poltto- ja kaasutusprosesseissa, joissa materiaali hapettuu kokonaan tai osittain, pyrolyysi perustuu kuumentamiseen ilman ilmaa. Tämä tekee siitä enimmäkseen endotermisen prosessin, joka takaa saatujen tuotteiden suuren energiasisällön.

Pyrolyysituotteet tuottavat aina kiinteitä (puuhiili, biohiili), nestemäisiä ja tiivistymättömiä kaasuja (H2, CH4, CnHm, CO, CO2 ja N). Koska nestemäinen faasi erotetaan pyrolyysikaasusta vasta sen jäähtyessä, joissakin sovelluksissa näitä kahta virtausta voidaan käyttää yhdessä, kun kuumaa synteesikaasua syötetään suoraan polttimeen tai hapetuskammioon (ks. ”Kuuman synteesikaasun käyttöohjeet”).

Pyrolyysin aikana materiaalihiukkanen kuumennetaan ympäristön lämpötilasta tiettyyn lämpötilaan (Biogreen®-laitteiston asetuslämpötila). Materiaali pysyy pyrolyysiyksikön sisällä ja sitä kuljetetaan ruuvikuljettimella määritellyllä nopeudella prosessin loppuun asti. Valittu pyrolyysilämpötila määrittää tuotteiden koostumuksen ja saannon (pyrolyysiöljy, synkaasu ja hiili).

Mikä vaikuttaa pyrolyysiprosessin tuloksiin?

• Käsitellyn materiaalin koostumus – kullakin biomassan ja jätteen tärkeimmällä ainesosalla on erilainen terminen hajoamislämpötila, mikä tarkoittaa sitä, että ne vaikuttavat prosessin tuloksiin eri tavoin. Koska materiaalikoostumukset ovat hyvin erilaisia, on aina suositeltavaa tehdä pilottikokeita, jotta pyrolyysiprosessin suorituskyky voidaan ennustaa mahdollisimman tarkasti.
• prosessin lämpötila – vaikuttaa merkittävästi käsittelytuloksiin. Korkeammat pyrolyysilämpötilat tuottavat suuremman määrän tiivistymättömiä kaasuja (synkaasua, synteettistä kaasua), kun taas matalammat lämpötilat suosivat korkealaatuisen kiinteän tuotteen (puuhiili, biohiili, torrefioidut polttoaineet) tuotantoa. Lämpötila on Biogreen®-prosessissa täysin säädettävissä sähkölämmitteisen ruuvikuljettimen ansiosta, joka mahdollistaa käsittelyolosuhteiden tarkan säätämisen.
• Materiaalin viipymäaika pyrolyysikammiossa – vaikuttaa saadun kiinteän tuotteen lämpökonversioasteeseen sekä höyryn viipymäaikaan, joka vaikuttaa höyryjen koostumukseen (kondensoituva / ei-kondensoituva vaihe). Biogreen®-prosessissa viipymäaikaa voidaan säätää tarkasti muuttamalla materiaalia reaktoria pitkin kuljettavan ruuvikuljettimen (Spirajoule®) pyörimisnopeutta.
• hiukkaskoko ja fyysinen rakenne – vaikuttaa materiaalin pyrolyysinopeuteen. Yleensä pienemmän partikkelikoon omaaviin materiaaleihin vaikuttaa nopeammin terminen hajoaminen, jolloin pyrolyysiöljyä voi syntyä enemmän kuin suuremman partikkelikoon tapauksessa.

Etsitkö, miten pyrolyysiprosessia voi soveltaa käytännössä? Lue lisää mahdollisuuksista tarkistamalla yhteenvetomme Top 20 pyrolyysisovellusta

Biogreen® top 20 pyrolyysisovellusta

.