Energia verde dalla plastica: ecco la pirolisi al plasma freddo

In questo articolo parleremo di una grande possibilità: utilizzare la pirolisi al plasma freddo per creare energia verde dai rifiuti di plastica.

Non lo scopriamo certo oggi, ma i rifiuti di plastica rappresentano un grave problema ambientale. Poiché la plastica è un materiale molto resistente, la sua decomposizione è particolarmente  lenta e ci vogliono centinaia di anni prima che possa scomporsi nei suoi componenti originali.

Questo significa che la maggior parte della plastica prodotta oggi sarà ancora nelle discariche tra 2-300 anni.

Di recente ci sono state molte iniziative per combattere questo problema separando i rifiuti alla fonte o sostenendo processi alternativi che convertono le plastiche miste in prodotti utili come i carburanti, ma nessuna di queste è veramente in linea con il pensiero ecologico più innovativo, sia per costi sia per problemi logistici.

La pirolisi al plasma freddo, invece, può essere la soluzione. Scopri il motivo nel nostro articolo.

Pirolisi al plasma freddo: le premesse e l’idea

La pirolisi è un metodo di decomposizione di materiali organici in un ambiente a ossigeno limitato, tipicamente a temperature comprese tra 400°C e 650°C. Il processo può generare energia sotto forma di calore, elettricità o combustibile, ma potrebbe essere ancora più vantaggioso se il plasma freddo fosse integrato nel processo per aiutare a recuperare altre sostanze chimiche e materiali.

Le materie plastiche contengono principalmente carbonio e idrogeno, che le rendono una fonte di combustibile ideale. Con la pirolisi al plasma freddo è possibile convertire tutte le materie plastiche in forme energetiche e chimiche utili per l’industria.

Laura Salvia Diaz Silvarrey, Kui Zhang e Anh N. Phan, chimici dell’Università di Newcastle, hanno pubblicato uno studio intitolato “Monomer recovery by advanced pyrolysis of high-density polyethylene (HDPE) waste”. Essi descrivono la possibilità di trasformare i rifiuti di plastica in energia verde.

Sezione: Cos’è la pirolisi al plasma freddo?

La pirolisi al plasma freddo è un processo piuttosto semplice. Innanzitutto, è necessario prendere la plastica e collocarla in una camera stagna. Quindi, è necessario aggiungere un gas che contribuisca ad accendere la fiamma del plasma.

Il gas può essere, ad esempio, argon o azoto. La camera deve essere riscaldata fino a raggiungere circa 815°C. Una volta raggiunta questa temperatura, il calore viene  utilizzato per fondere la plastica in olio.

Il risultato è un combustibile liquido che può essere un valido sostituto  dei combustibili fossili. Questo è il processo tradizionale della pirolisi.

Vediamo, adesso, come il plasma freddo viene introdotto in questo processo chimico.

Sezione: Il processo di pirolisi al plasma freddo

Nella camera stagna, come detto, la temperatura viene aumentata con l’aiuto di torce al plasma, collegate a una fonte di elettricità esterna. In questo modo si crea uno stato di plasma nel gas che circonda il campione.

Quando la temperatura raggiunge determinati livelli, le catene polimeriche iniziano a rompersi in composti più semplici, come monossido di carbonio e idrogeno.

Questo processo è chiamato pirolisi. Nella pirolisi al plasma freddo, questo avviene in tempi molto più rapidi rispetto a quelli che si verificherebbero a temperatura ambiente.

Ecco perché la tecnologia al plasma freddo rappresenta una vera occasione per produrre energia verde.

Sezione: Perché utilizzare la pirolisi al plasma freddo per i rifiuti plastici?

La pirolisi al plasma freddo, quindi,  scompone i rifiuti plastici in idrogeno, metano ed etilene. Utilizzando questi prodotti come combustibili, si riducono al minimo le emissioni nocive come fuliggine, idrocarburi incombusti, anidride carbonica (CO2) e altri gas.

L’etilene è l’elemento base della maggior parte delle materie plastiche utilizzate oggi. Attualmente, il 40% dei rifiuti di plastica negli Stati Uniti e il 31% nell’Unione Europea viene conferito in discarica.

Questi rifiuti costituiscono il 10-13% dei rifiuti solidi urbani.

Tale smaltimento ha un enorme impatto negativo sugli oceani e su altri ecosistemi a causa della loro capacità di inquinare i corpi idrici attraverso processi diretti o indiretti, come l’acidificazione degli oceani quando vengono rilasciati negli ambienti marini.

Pirolisi al plasma freddo: perché è un vantaggio?

La pirolisi al plasma freddo si candida, quindi, ad essere una promettente alternativa agli attuali metodi di riciclaggio della plastica.

A differenza della pirolisi tradizionale, la pirolisi al plasma freddo può essere strettamente controllata, facilitando la rottura dei legami chimici nel polietilene ad alta densità (HDPE).

Un processo complesso che converte efficacemente gli idrocarburi pesanti della plastica negli idrocarburi più leggeri, come idrogeno e metano per l’energia, o etilene.

La caratteristica più importante di questo processo chimico è che la reazione dura solo pochi secondi, rendendo il processo veloce e potenzialmente economico.

Un metodo che potrebbe offrire una serie di opportunità commerciali per trasformare ciò che attualmente è un rifiuto in un prodotto di valore.

Pirolisi al plasma freddo vs incenerimento

La differenza principale tra la pirolisi al plasma freddo e l’incenerimento è che nel primo caso la plastica viene trasformata in anidride carbonica e vapore acqueo, mentre nel secondo queste sostanze vengono rilasciate nell’atmosfera.

Questa tecnologia ha anche un enorme impatto sull’ambiente: riduce il volume dei rifiuti fino all’80% e i suoi residui possono essere utilizzati come fertilizzante di alta qualità per le colture.

Inoltre, l’incenerimento non produce alcun prodotto utile per il riciclaggio o per l’utilizzo come fonte di energia, ma semplicemente brucia i rifiuti di plastica per ridurne il volume ai soli fini dello smaltimento.

I vantaggi della pirolisi al plasma freddo

Possiamo, in breve, riepilogare alcuni dei vantaggi della pirolisi al plasma freddo:

1) Non richiede alcuna infrastruttura specifica per il trattamento dei rifiuti;

2) Può trattare tutti i tipi di rifiuti senza pretrattamento;

3) Non emette gas nocivi durante la lavorazione;

4) La sua efficienza è paragonabile a quella dei metodi di trattamento termico come l’incenerimento o la pirolisi tradizionale (anche i requisiti di pretrattamento per questo metodo sono molto bassi);

5) A differenza dei metodi termici, non danneggia la struttura dei polimeri, che possono quindi essere riciclati dopo il trattamento con la pirolisi al plasma freddo;

Il consumo energetico di questo innovativo processo è, inoltre, inferiore a quello di altri tipi di pirolisi, il che consente una maggiore efficienza energetica e un minore inquinamento da emissioni di gas serra.

La tecnologia è ancora in fase di sviluppo, ma ha molte potenziali applicazioni in settori quali la gestione dei rifiuti, la produzione alimentare e il riciclaggio.

Conclusione

Il processo di pirolisi al plasma freddo è un modo nuovo e rivoluzionario di riciclare la plastica. Invece di incenerire o riciclare la plastica, il materiale viene scomposto nei suoi elementi di base e poi riformato in nuovi prodotti. Questo processo è ecologico, efficiente ed economico.

La pirolisi al plasma freddo è una soluzione verde che trasforma la plastica in energia. Il suo utilizzo nelle strutture di raccolta dei rifiuti per convertire le plastiche miste in altri componenti generando energia pulita.

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