การแปลงพลาสติกใช้แล้วเป็นน้ำมันผ่านกระบวนการกลั่น ช่วยผลักดันให้เราเข้าสู่โมเดลเศรษฐกิจหมุนเวียนที่ไม่ทิ้งสิ่งของหลังใช้เพียงครั้งเดียว ขั้นตอนกระบวนการนี้จะทำให้พลาสติกที่รีไซเคิลยากละลายและเปลี่ยนกลับเป็นสิ่งที่มีประโยชน์ เช่น น้ำมันดิบสังเคราะห์ ซึ่งช่วยลดการพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิลใหม่เอี่ยม ระบบไพโรไลซิสส่วนใหญ่สามารถแปลงพลาสติกให้กลายเป็นไฮโดรคาร์บอนที่ใช้ได้ราว 70% ดังนั้นแทนที่วัสดุเหล่านี้จะลงเอยที่หลุมฝังกลบหรือถูกเผาทิ้ง พวกมันกลับได้รับโอกาสใหม่ ผลลัพธ์ที่ได้จากกระบวนการนี้เหมาะมากเป็นวัตถุดิบสำหรับผลิตเชื้อเพลิงดีเซลและผลิตภัณฑ์ปิโตรเคมีหลายชนิด การดำเนินการแบบนี้ทำให้ทรัพยากรหมุนเวียนอยู่ในระบบเป็นเวลานาน แทนที่จะหายไปเป็นขยะ ซึ่งมีความหมายทั้งในด้านสิ่งแวดล้อมและเศรษฐกิจเมื่อพิจารณาในแง่ความยั่งยืนระยะยาว
พื้นที่ท้องถิ่นที่นำระบบแปลงขยะพลาสติกเป็นเชื้อเพลิงมาใช้ มักจะเห็นค่าใช้จ่ายในการขยายพื้นที่ฝังกลบลดลงประมาณ 30 ถึง 50 เปอร์เซ็นต์ และยังได้แหล่งพลังงานท้องถิ่นของตนเอง เมื่อเมืองต่างๆ รวมการเก็บขยะทั่วไปเข้ากับการดำเนินงานกลั่นขนาดเล็กเหล่านี้ จะเกิดผลดีพร้อมกันสองประการ คือมีมลพิษที่ไหลลงสู่ระบบนิเวศน์ลดน้อยลง และผลิตพลังงานได้ในพื้นที่ที่ต้องการพอดี ลองดูสิ่งที่เกิดขึ้นในหลายพื้นที่ของเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ในปัจจุบัน มีศูนย์กลั่นใหม่ๆ เกิดขึ้นมากมาย แสดงให้เห็นว่าการผนวกองค์ประกอบต่างๆ ของการจัดการขยะเข้าด้วยกัน สามารถทำให้ภูมิภาคมีความพึ่งพาตนเองมากขึ้น พร้อมทั้งลดการพึ่งพาการนำเข้าน้ำมันเชื้อเพลิงแบบดั้งเดิมจากประเทศอื่น
โลกผลิตขยะพลาสติกมากกว่า 400 ล้านตันเมตริกต่อปี ซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของศูนย์รีไซเคิลที่ตั้งอยู่ใกล้กับเมืองใหญ่และโรงงานอุตสาหกรรม ในหลายพื้นที่ชายฝั่งของประเทศกำลังพัฒนา โรงงานท้องถิ่นกำลังเปลี่ยนขยะในทะเลให้กลายเป็นเชื้อเพลิงที่เผาไหม้สะอาดสำหรับเรือ ในขณะที่ประเทศที่ร่ำรวยมักจะแปรรูปบรรจุภัณฑ์เก่าให้กลายเป็นนาฟทา ซึ่งใช้ในการผลิตสารเคมีต่างๆ การกระจุกตัวทางภูมิศาสตร์เหล่านี้ช่วยให้การขนส่งสะดวกยิ่งขึ้น และช่วยสร้างโอกาสในการทำงานสำหรับแรงงานที่มีทักษะเฉพาะทางด้านเทคโนโลยีการรีไซเคิล ส่งผลให้เกิดความก้าวหน้าอย่างรวดเร็ว toward โมเดลเศรษฐกิจหมุนเวียนที่แท้จริง ซึ่งไม่มีสิ่งใดถูกทิ้ง
มีสามวิธีการทางเทอร์โมเคมีหลักที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการกลั่นน้ำมันจากพลาสติกขยะ:
กระบวนการไพโรไลซิสสามารถกู้คืนคาร์บอนได้สูงถึง 85% สำหรับพอลิเอทิลีนและพอลิโพรพิลีน ซึ่งมีประสิทธิภาพสูงกว่าการรีไซเคิลด้วยวิธีทางกลสำหรับพลาสติกที่เสื่อมสภาพแล้ว
เทคโนโลยีไพโรไลซิสมีส่วนแบ่งทางการตลาดอยู่ที่ 40.6% สำหรับเทคโนโลยีการแปรรูปพลาสติกเป็นเชื้อเพลิง เนื่องจากมีความต้องการพลังงานต่ำกว่า (ต่ำกว่าการเปลี่ยนเป็นก๊าซถึง 40%) สามารถผลิตเชื้อเพลิงที่ใช้แทนกันได้โดยตรง และสามารถใช้กับพลาสติกหลายประเภทที่ปนกันได้ ยกเว้น PVC และ PET นวัตกรรมล่าสุด เช่น ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาซีโอไลต์ ช่วยเพิ่มผลผลิตไฮโดรคาร์บอนในช่วงน้ำมันเบนซินให้สูงถึง 78% ทำให้กระบวนการนี้มีความคุ้มค่าทางเศรษฐกิจแม้ราคาน้ำมันดิบจะอยู่ที่ 50 ดอลลาร์สหรัฐ/บาร์เรล
เมตริก | ไพโรไลซิส | การเปลี่ยนเป็นก๊าซ (Gasification) |
---|---|---|
ผลิตน้ํามัน | 65–85% | 0% (เฉพาะก๊าซสังเคราะห์) |
พลังงานขาเข้า (kWh/kg) | 1.2–1.8 | 2.4–3.6 |
ผลลัพธ์หลัก | น้ำมันดิบสังเคราะห์ | ก๊าซสังเคราะห์ (CO + Hâ‚‚) |
การนำไปใช้เชิงพาณิชย์ | มีโรงงานดำเนินการแล้วมากกว่า 420 แห่ง | ศูนย์ตัวอย่าง 27 แห่ง |
แม้ว่าการเปลี่ยนก๊าซจะช่วยให้สามารถผลิตเมทานอลจากก๊าซสังเคราะห์เพื่อใช้ในอุตสาหกรรม แต่กระบวนการไพโรไลซิสยังคงเป็นวิธีที่ได้รับความนิยมสำหรับศูนย์เศรษฐกิจหมุนเวียนที่ต้องการเชื้อเพลิงสำหรับการขนส่งทางทะเล
ตัวเร่งปฏิกิริยาขั้นสูงสามารถเปลี่ยนพอลิโอเลฟินได้ถึงร้อยละ 93 ในปฏิกิริยาแบบเตียงของไหล และกำจัดคลอรีนจากระบบที่มี PVC ได้ถึงร้อยละ 99 ตัวเร่งปฏิกิริยาแบบไน-เฟอ\/แคลเซียมออกไซด์ (Ni-Fe/CaO) แบบไบฟังก์ชันลดการเกิดเขม่าได้ร้อยละ 62 พร้อมทั้งดักจับ CO₂ ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญในการปฏิบัติตามมาตรฐานความยั่งยืนของสหภาพยุโรป นวัตกรรมเหล่านี้ช่วยเพิ่มคุณภาพของเชื้อเพลิง โดยค่าเซเทนของผลลัพธ์ในช่วงดีเซลนั้นสูงกว่า 51
ระบบที่ทันสมัยที่สุดในการควบคุมการปล่อยมลพิษสามารถลดระดับไดออกซินให้อยู่ต่ำกว่า 0.1 นาโนกรัม TEQ ต่อลูกบาศก์เมตร ซึ่งถือเป็นการปรับปรุงที่ดีขึ้นอย่างมากเมื่อเทียบกับระดับ 50 นาโนกรัมในกรณีการเผาแบบเปิด ระบบนี้ยังช่วยลดฝุ่นละอองได้เกือบหมดสิ้น ด้วยการทำงานอันทรงประสิทธิภาพของเครื่องจับฝุ่นไฟฟ้าสถิต ในขณะเดียวกัน การใช้ไบโอชาร์ยังสามารถกักเก็บก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ไว้ได้ราวหนึ่งในสาม อย่างไรก็ตาม น้ำมันไพโรไลซิสที่ผลิตออกมาในทุกๆ 8 ส่วนยังมีการปนเปื้อนของโลหะหนักอยู่ในระดับหนึ่ง ซึ่งจำเป็นต้องผ่านกระบวนการบำบัดพิเศษที่เรียกว่าไฮโดรทรีตเมนต์ (Hydrotreatment) ขั้นตอนเพิ่มเติมนี้ทำให้ค่าใช้จ่ายในการแปรรูปเพิ่มขึ้นระหว่าง 18 ถึง 25 ดอลลาร์สหรัฐต่อตัน สถานประกอบการต่างๆ ในภูมิภาคเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ได้มีการตรวจสอบและติดตามการปล่อยมลพิษอย่างต่อเนื่อง และจากผลการรายงานล่าสุดของ UNEP เมื่อปีที่แล้ว พบว่ามีอัตราความสอดคล้องตามข้อกำหนดอยู่ที่ประมาณร้อยละ 90
กระบวนการไพโรไลซิสเปลี่ยนขยะพลาสติกให้กลายเป็นน้ำมันดิบสังเคราะห์ โดยการย่อยสลายวัสดุด้วยความร้อนในตู้ปฏิกิริยาที่ปิดสนิทโดยไม่มีออกซิเจนเข้าไปเกี่ยวข้อง ขั้นตอนแรกคือการคัดแยก จากนั้นนำพลาสติกประเภทต่าง ๆ มาสับหรือบดให้เป็นชิ้นเล็ก ๆ ขนาดประมาณ 2 ถึง 10 มิลลิเมตร จากนั้นจึงเข้าสู่ขั้นตอนการอบแห้งเพื่อกำจัดความชื้นที่เหลืออยู่ในวัสดุ เมื่อพูดถึงไพโรไลซิสแบบช้า โดยทั่วไปจะดำเนินการที่อุณหภูมิระหว่าง 400 ถึง 550 องศาเซลเซียส เป็นระยะเวลาตั้งแต่ครึ่งชั่วโมงจนเกือบสองชั่วโมงติดต่อกัน ซึ่งจะให้ผลผลิตน้ำมันประมาณร้อยละ 74 ส่วนไพโรไลซิสแบบเร็วนั้นแตกต่างออกไป โดยจะเพิ่มอุณหภูมิให้สูงกว่า 700 องศาเซลเซียสภายในไม่กี่วินาที ซึ่งจะช่วยเพิ่มผลผลิตของเหลวเป็นประมาณร้อยละ 85 ไอน้ำที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการนี้จะถูกระบายออกและทำให้เย็นตัวจนกลายเป็นน้ำมันเชื้อเพลิงที่ใช้งานได้ สิ่งที่เหลืออยู่หลังจากการแปรรูปแล้ว ได้แก่ ถ่านไม้ (Char) ประมาณร้อยละ 20 และก๊าซสังเคราะห์ (Syngas) ประมาณร้อยละ 6 ซึ่งทั้งสองอย่างนี้สามารถนำกลับไปใช้ในระบบเป็นแหล่งพลังงานเสริมได้ ปัจจุบันระบบที่ทันสมัยกว่ายังมีการติดตั้งอุปกรณ์ตรวจสอบแบบเรียลไทม์ เพื่อช่วยควบคุมให้สภาพแวดล้อมเหมาะสมที่สุด และรับประกันคุณภาพของผลผลิตที่ดีและสม่ำเสมอ
เพื่อให้กระบวนการไพโรไลซิสทำงานได้ดี วัตถุดิบจำเป็นต้องมีโพลีโอลีฟินส์เป็นจำนวนมาก เช่น โพลีเอทิลีน (PE) และโพลีโพรพิลีน (PP) ซึ่งคิดเป็นประมาณ 60 ถึง 70 เปอร์เซ็นต์ของขยะพลาสติกทั้งหมดทั่วโลก การควบคุมระดับความชื้นให้อยู่ต่ำกว่า 10 เปอร์เซ็นต์ก็มีความสำคัญมากเช่นเดียวกัน ในขณะที่ PVC และ PET ควรอยู่ต่ำกว่า 1 เปอร์เซ็นต์ เพื่อหลีกเลี่ยงการปล่อยก๊าซที่กัดกร่อนซึ่งไม่พึงประสงค์ในระหว่างกระบวนการ เมื่อส่วนผสมมีโพลีสไตรีนสูงถึง 15 เปอร์เซ็นต์ โดยทั่วไปผู้ดำเนินการจะได้รับน้ำมันผลิตภัณฑ์ประมาณ 680 ถึง 720 ลิตรจากพลาสติกที่นำมารีไซเคิลหนัก 1 ตัน การมีองค์ประกอบวัสดุที่สม่ำเสมอจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของตัวเร่งปฏิกิริยาได้อย่างมาก โชคดีที่เทคโนโลยีใหม่ๆ ได้เปลี่ยนแปลงสิ่งต่างๆ ไปมากในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ระบบจัดแยกแบบไฮเปอร์สเปกตรัมที่ขับเคลื่อนด้วยปัญญาประดิษฐ์ (AI) ทำให้การแยกโพลีเมอร์ต่างชนิดออกจากกันและกำจัดสารปนเปื้อนที่อาจทำให้ทั้งกระบวนการล้มเหลวได้นั้น ง่ายขึ้นมาก
ตั้งอยู่ในแนวเศรษฐกิจเกาะชวาของอินโดนีเซีย มีโรงงานแห่งหนึ่งที่จัดการขยะพลาสติกประมาณ 35 เมตริกตันต่อวัน โดยแปรรูปเป็นเชื้อเพลิงดีเซลที่มีคุณภาพตามมาตรฐาน ASTM โรงงานใช้หน่วยย่อยสลายแบบโมดูลาร์เป็นตัวขับเคลื่อนหลัก ผลิตเชื้อเพลิงสำหรับการขนส่งได้ประมาณ 12,000 ลิตรต่อวัน เพื่อจัดหาให้กับอุตสาหกรรมใกล้เคียง โครงการนี้ยังช่วยป้องกันไม่ให้พลาสติกราว 94 เปอร์เซ็นต์ลงสู่หลุมฝังกลบอีกด้วย บริษัทมีความร่วมมืออย่างใกล้ชิดกับผู้รวบรวมขยะในพื้นที่ และได้ใช้ระบบบล็อกเชนเพื่อบันทึกข้อมูลตัวชี้วัดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของตน ซึ่งการลงทุนในลักษณะนี้ให้ผลตอบแทนที่รวดเร็ว โดยมีผลตอบแทนกลับมาภายในระยะเวลาเพียงเล็กน้อยมากกว่าหนึ่งปี นับตั้งแต่เริ่มดำเนินการในปี 2022 โรงงานแห่งนี้สามารถลดมลพิษจากพลาสติกในทะเลได้เกือบ 40 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งถือเป็นความสำเร็จที่น่าประทับใจเมื่อเทียบกับปริมาณขยะพลาสติกที่ไหลลงสู่มหาสมุทรทั่วโลก
การถ่ายภาพแบบสเปกตรัมกว้าง (Hyperspectral imaging) สามารถแยกสารโพลิเมอร์ได้แม่นยำถึง 98% ซึ่งช่วยเพิ่มความบริสุทธิ์ของวัตถุดิบ ซีโอไลต์ที่ผสมโลหะทรานซิชันมีส่วนช่วยเพิ่มผลผลิตน้ำมันขึ้น 25–35% และลดปริมาณคลอรีนให้อยู่ต่ำกว่า 0.5% ปฏิกิริยาการเผาไหม้ที่ออกแบบให้มีประสิทธิภาพ ซึ่งดำเนินการที่อุณหภูมิ 500°C พร้อมระยะเวลาในการพักตัวของสาร 60 นาที สามารถกู้คืนไฮโดรคาร์บอนในสถานะของเหลวได้ 82% ซึ่งสูงกว่าค่าเฉลี่ยเมื่อห้าปีก่อนหน้าถึง 14%
กระบวนการเร่งปฏิกิริยาแบบครัคกิ้ง (Catalytic cracking) สามารถปรับปรุงคุณภาพของไอระเหยจากกระบวนการไพโรไลซิสให้กลายเป็นน้ำมันดีเซลที่ตรงตามมาตรฐาน EN 590 โดยไม่ต้องผ่านการกลั่นเพิ่มเติม การปรับปรุงกระบวนการรีฟอร์มด้วยไอน้ำ (Steam reforming) ช่วยกู้คืนไฮโดรเจนจากโพลิเมอร์พลาสติกได้ถึง 92% ซึ่งสามารถนำกลับมาใช้ภายในโรงกลั่นเอง ความทนทานของตัวเร่งปฏิกิริยาที่เพิ่มขึ้นเกินกว่า 8,000 ชั่วโมงในการใช้งาน คาดว่าจะช่วยลดต้นทุนการผลิตน้ำมันดิบสังเคราะห์ลงได้ถึง 40% ภายในปี 2030
การสลายด้วยไมโครเวฟช่วยเป้าหมายที่พันธะโมเลกุลโดยตรง ทำให้ได้ประสิทธิภาพพลังงาน 98% และลดอุณหภูมิในการดำเนินการลง 200°C การสลายด้วยตัวทำละลายสามารถกู้คืนโมโนเมอร์ที่สมบูรณ์จากบรรจุภัณฑ์หลายชั้น โดยโรงงานต้นแบบแสดงให้เห็นอัตราการกู้คืน 97% สำหรับ PET และพอลิโอลีฟินส์ ไฮบริดระหว่างการแก๊สซิฟิเคชันและพลาสมาสามารถแปลงพลาสติก 99.9% ให้กลายเป็นก๊าซสังเคราะห์ พร้อมทั้งกำจัดไดออกซินด้วยการออกซิเดชันทางความร้อนสามขั้นตอน
แบบจำลองการเรียนรู้ของเครื่องสามารถทำนายค่าพารามิเตอร์ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการสลายด้วยความร้อนของพลาสติกผสม ด้วยความแม่นยำ 2% ช่วยลดจำนวนการทดลองวิ่งเครื่องถึง 75% ระบบควบคุมคุณภาพที่ขับเคลื่อนด้วยสเปกโทรสโกปีแบบรามัน ปรับสภาพเครื่องปฏิกรณ์แบบเรียลไทม์เพื่อรักษาระดับความหนืดของน้ำมันไว้ภายใน ±0.5 cSt ระบบดิจิทัลทวินในโรงกลั่นของยุโรปช่วยเพิ่มปริมาณการผลิตต่อปีได้ 22% ด้วยการบำรุงรักษาเชิงพยากรณ์และการปรับให้เหมาะสมแบบต่อเนื่อง
กระบวนการเปลี่ยนพลาสติกที่ใช้แล้วให้กลายเป็นน้ำมันช่วยลดพื้นที่ในหลุมฝังกลบขยะได้ประมาณ 85 ถึง 90 เปอร์เซ็นต์ เมื่อเทียบกับวิธีกำจัดขยะทั่วไป การศึกษาตลอดวงจรชีวิตของวัสดุแสดงให้เห็นว่า ระบบไพโรไลซิสดังกล่าวก่อให้เกิดก๊าซเรือนกระจกน้อยกว่าการขุดเจาะน้ำมันจากใต้ดินประมาณ 30 เปอร์เซ็นต์ หากพลังงานที่เกิดขึ้นในกระบวนการถูกจัดเก็บอย่างเหมาะสม ถึงกระนั้นยังคงมีความท้าทายอยู่ในการจัดการกับสารตกค้างอันตราย เช่น ไดออกซินและโลหะหนักต่างๆ การควบคุมมลพิษให้ได้มาตรฐานจึงถือเป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่ง หากเราต้องการบรรลุเป้าหมายของเศรษฐกิจหมุนเวียนที่หลายอุตสาหกรรมมักพูดถึงในปัจจุบัน
ความสามารถในการทำกำไรขึ้นอยู่กับการเข้าถึงวัตถุดิบและโครงสร้างพื้นฐานที่สามารถขยายได้ ในภูมิภาคเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ โรงไฟฟ้าไพโรไลซิสสามารถคืนทุนได้ภายใน 4–7 ปี โดยการผลิตดีเซลสังเคราะห์มีต้นทุนอยู่ที่ 0.40–0.60 ดอลลาร์สหรัฐต่อลิตร ต้นทุนแรงงานที่ต่ำกว่าและแรงจูงใจจากรัฐบาลช่วยเพิ่มความเป็นไปได้ แม้ว่าราคาน้ำมันที่ผันผวนและคุณภาพของขยะที่ไม่สม่ำเสมอจะเป็นความเสี่ยงต่อความมั่นคงในระยะยาว
ความสำเร็จในการขยายขนาดขึ้นอยู่กับการระดมทุนแบบผสมผสาน — การรวมเงินอุดหนุนจากภาครัฐเข้ากับการลงทุนจากเอกชน โรงกลั่นแบบโมดูลาร์ที่สามารถแปรรูปขยะได้วันละ 20–50 ตัน ช่วยลดต้นทุนทางทุนลง 40% เมื่อเทียบกับระบบดั้งเดิม การจัดตั้งกลุ่มอุตสาหกรรมในระดับภูมิภาคที่ผสานการกู้คืนวัสดุเข้ากับกระบวนการกลั่น สามารถเพิ่มประสิทธิภาพในการใช้ทรัพยากรได้สูงขึ้น 15–25% สร้างระบบปิดสำหรับพลาสติกที่ไม่สามารถรีไซเคิลได้
การกลั่นน้ำมันจากพลาสติกใช้กระบวนการเปลี่ยนขยะพลาสติกให้กลายเป็นน้ำมันดิบสังเคราะห์หรือสารเคมีที่เป็นประโยชน์อื่น ๆ ลดการพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิลใหม่ และส่งเสริมเศรษฐกิจหมุนเวียน
ไพโรไลซิสคือการให้ความร้อนกับขยะพลาสติกในสภาพแวดล้อมที่ปราศจากออกซิเจน เพื่อสลายตัวเป็นไฮโดรคาร์บอนเหลว ซึ่งสามารถนำไปใช้เป็นน้ำมันดิบสังเคราะห์ หรือแปรรูปเป็นเชื้อเพลิง เช่น ดีเซล
เทคโนโลยีนี้ช่วยลดขยะในหลุมฝังกลบ ลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกประมาณ 30% เมื่อเทียบกับการขุดเจาะน้ำมันแบบดั้งเดิม และช่วยจัดการมลพิษจากพลาสติกในทะเล
ความท้าทายบางประการรวมถึงการจัดการกับก๊าซเรือนกระจก เช่น ไดออกซินและโลหะหนัก การรับประกันคุณภาพของขยะที่นำมาใช้ให้สม่ำเสมอ และการจัดการต้นทุนที่เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีการกลั่นขั้นสูง
ใช่ โดยเฉพาะในภูมิภาคที่มีต้นทุนแรงงานต่ำและได้รับการส่งเสริมจากภาครัฐ โรงงานในเอเชียตะวันออกเฉียงใต้สามารถคืนทุนภายใน 4 ถึง 7 ปี โดยมีต้นทุนการผลิตดีเซลสังเคราะห์อยู่ระหว่าง 0.40 ถึง 0.60 ดอลลาร์สหรัฐต่อลิตร
2024-09-25
2024-09-18
2024-09-12
2024-09-05
2024-08-30
2024-08-23
ลิขสิทธิ์ © 2025 โดย Shangqiu AOTEWEI environmental protection equipment Co.,LTD นโยบายความเป็นส่วนตัว