Энергетическая регенерация пластиковых отходов в дизельное топливо с добавками этанола и этоксиэтилацетата в рамках стратегии экономики замкнутого цикла

Oct 23, 2023

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 5330 (2022) Цитировать эту статью

21 тыс. доступов

20 цитат

22 Альтметрика

Подробности о метриках

Широкое использование пластиковых товаров создает огромные проблемы с их утилизацией и экологическими проблемами. Все большее внимание уделяется идее экономики замкнутого цикла, которая может оказать существенное влияние на спрос на пластиковое сырье. Переработка использованного пластика является основным направлением национальной экономики замкнутого цикла. В этом исследовании основное внимание уделяется рекуперации энергии из пластиковых отходов в качестве альтернативного источника топлива для удовлетворения спроса экономики замкнутого цикла. Утверждается, что отходы пластикового топлива, полученные в результате пиролиза, используются в качестве заменителя топлива. Эта работа направлена ​​на определение стандартов производительности и выбросов отработанного пластикового топлива (WPF), получаемого в результате пиролиза полиэтилена высокой плотности (HDPE) в одноцилиндровом дизельном двигателе с прямым впрыском (DIDE). Три различных соотношения WPF были объединены с 10% этанолом и 10% этоксиэтилацетатом в качестве кислородсодержащей добавки для создания четвертичных топливных смесей. Этанол имеет низкую вязкость, высокое содержание кислорода, высокое соотношение водорода и углерода в качестве благоприятных свойств. Четвертичное топливо приводит к улучшению термического КПД тормозов, расходу топлива и снижению выбросов. Смесь WEE20 демонстрирует на 4,7% более высокий тепловой КПД тормозов и на 7,8% снижение расхода топлива по сравнению с дизельным топливом. Четвертичные топливные смеси продемонстрировали снижение содержания монооксида углерода от 3,7 до 13,4% и снижение содержания углеводородов от 2 до 16% при различных условиях нагрузки.

Ожидается, что потребление пластика удвоится в ближайшие два десятилетия после удвоения за предыдущие пять десятилетий. Чтобы уменьшить экологические проблемы, полимерная промышленность должна сосредоточиться на восстановлении товаров с добавленной стоимостью, а не на производстве одноцелевых пластмасс. Концепция экономики замкнутого цикла набирает обороты и включает в себя амбициозную стратегию по увеличению количества идей по вторичной переработке пластика. Снижение потребления, увеличение продолжительности жизни, переработка отходов и восстановление энергии после потребления — все это рекомендуемые стратегии сокращения загрязнения, вызванного пластиком. Механическая переработка имеет решающее значение для экономики замкнутого цикла, однако такие препятствия, как несовместимое смешивание, снижение механических свойств и усиливающие добавки, препятствуют развитию экономики замкнутого цикла. Термическая переработка или сжигание используются для утилизации пластмасс. Утилизация пластиковых отходов представляет собой значительную возможность для восстановления энергии. Углеводороды, присутствующие в пластике, являются отличным источником топлива, поскольку они сгорают чисто. Помимо того, что пиролиз является экологически чистым и экономически эффективным, он представляет собой технологию восстановления энергии из пластиковых отходов, которая используется для повторного использования пластиковых отходов в качестве источника энергии для производства топлива, а также является экологически чистой и экономически эффективной1.

Использование дизельного топлива широко распространено во многих отраслях промышленности, таких как автомобильная, сельскохозяйственная и энергетическая отрасли, которые выигрывают от более высокого теплового КПД и превосходной экономии топлива. Поиск альтернативных источников топлива обычно является положительным опытом. Сингх и др.2 синтезировали чистое пластичное пиролизное масло без использования катализатора и исследовали характеристики топлива. Смеси пластиковых масел были протестированы на двигателе, и было обнаружено, что использование 50% смесей приводит к снижению эффективности и минимальному увеличению выбросов. Дас и др.3 исследовали смеси отработанных пластиковых масел, полученных из катализатора Цеолит-А. Анализ двигателя обнаружил увеличение термического КПД тормозов до 20% при полной нагрузке. Выхлопные выбросы считаются более высокими, чем у дизельного топлива при более высоких соотношениях смеси и нагрузки. Пиролизные масла, полученные из нескольких полимеров, включая полиэтилен высокой и низкой плотности, стирол и полипропилен, были изучены Мангешем и др.4. Буккарапу и др.5 изучали метод пиролиза для преобразования пластиковых отходов в топливо и сообщили об использовании пластичного масла в дизельных двигателях, исследуя характеристики двигателя. Чандран и др.6 сообщили о химических и физических характеристиках различных смесей отработанных пластиковых масел с дизельными полимерами и смесями шинных масел, дистиллированных и десульфурированных отработанных пластиковых масел.