Co-pyrolysis of natural and synthetic polymer waste materials  Page description

Help  Print 
Back »

 

Details of project

 
Identifier
83770
Type K
Principal investigator Novákné Dr. Czégény, Zsuzsanna
Title in Hungarian Természetes és mesterséges polimer hulladékok együttes pirolízise
Title in English Co-pyrolysis of natural and synthetic polymer waste materials
Keywords in Hungarian biomassza, műanyag, pirolízis, hulladékhasznosítás
Keywords in English biomass, polymer, pyrolysis, waste utilization
Discipline
Macromolecular Chemistry and Material Sciences (organic chemistry) (Council of Physical Sciences)70 %
Ortelius classification: Macromolecular chemistry
Organic, Biomolecular, and Pharmaceutical Chemistry (Council of Physical Sciences)30 %
Ortelius classification: Macromolecular chemistry
Panel Chemistry 2
Department or equivalent Institute of Materials and Environmental Chemistry (Research Center of Natural Sciences)
Participants Blazsó, Marianne
Bozi, János
Pekkerné Jakab, Emma
Rajnai, Eszter
Starting date 2011-02-01
Closing date 2015-09-30
Funding (in million HUF) 6.000
FTE (full time equivalent) 6.38
state closed project
Summary in Hungarian
Összefoglalás
Biomassza és műanyag hulladék egyik környezetbarát újrahasznosítási módja azok együttes pirolízise, így a keletkező szilárd hulladék értékes vegyipari alapanyaggá vagy tüzelőanyaggá alakítható.
Munkánk során különböző biomassza-műanyag kompozit anyagok és keverékek (farostlemez, MDF lap, textil) hőbomlását vizsgáljuk analitikai pirolízis technikákkal. A termikus bomlás folyamatát, a pirolízis során keletkező folyékony és szilárd termékek minőségi és mennyiségi összetételét vizsgáljuk, különös tekintettel a mérgező (pl: klórozott szerves molekulák, hidrogén-cianid) vagy környezetszennyező vegyületek keletkezésére. Célunk a komponensek közötti kölcsönhatások és olyan pirolízis körülmények felderítése, amelyek optimális megoldást nyújtanak az ilyen összetett anyagú hulladékok hasznosítására. Kísérleteinket a következő keverékekkel végezzük: fa-poli(vinil-klorid); fa-poliuretán, fa-fenol-formaldehid gyanta (hulladék bútor); pamut-poliakrilnitril, poliészterek, poliamidok, poliuretánok (textil hulladék).
Az alapkutatás eredményei hozzájárulhatnak a biomassza és műanyag hulladék együttes hulladékhasznosítási technológiájának fejlesztéséhez, ezáltal a keletkező hulladékból értékes, mérgező- vagy környezetszennyező anyagoktól mentes, folyékony és szilárd termékek állíthatóak elő.
Summary
Summary
The co-pyrolysis process of biomass and plastic waste mixtures have been recognized as a promising and environmentally friendly route for the upgrading of solid wastes to valuable products such as chemicals or fuels.
The thermal decomposition of selected biomass - plastic mixtures and composite waste materials (engineered wood, wood-plastic composites and textiles) will be studied by analytical pyrolysis methods. The detailed analysis of polymer and wood (and wood components) co-pyrolysis products will be especially focussed on the formation of toxic compounds (e.g., chlorinated organic compounds, hydrogen cyanide). Our goal is to reveal the possible synergistic effects between the components and to find the optimal pyrolysis conditions for the waste utilisation of such complex materials. The following materials will be examined: wood and polyvinyl chloride; wood and polyurethane and phenol-formaldehyde resin (modeling of furniture waste); cotton (cellulose) and polyacrylonitrile, polyesters, polyamides and polyurethanes (modeling of textile waste). The results could help the development and optimization of co-pyrolysis process of biomass and plastic waste mixtures in order to obtain valuable oil or solid products free of toxic contaminants.





 

Final report

 
Results in Hungarian
A pályázat keretében különböző eredetű és összetételű biomassza és műanyag hulladékok pirolitikus újrahasznosításának lehetőségét és korlátait vizsgáltuk. A keverék minták esetében megfigyeltük az egyes komponensek szerepét a hőbomlás folyamatában. A környezetre vagy egészségre káros komponensek azonosítására különös figyelmet fordítottunk. A háztartási- és elektronikai hulladékok legjelentősebb halogéntartalmú hulladékkomponenseinek hőbomlását tanulmányoztuk biomassza és műanyag hulladékok pirolízise során. Poli(vinil-klorid) és az elterjedten használt brómozott epoxi oligomer égésgátló együttes pirolízisekor a bomlástermékek között számos vegyes (Br-ot és Cl-t is tartalmazó) halogéntartalmú szerves vegyületet azonosítottunk. Megállapítottuk, hogy a vizsgált halogéntartalmú hulladékkomponensek fával vagy ligninnel történő együttes pirolízise során a halogéntartalom jelentős mennyiségéből brómmetán illetve klórmetán keletkezik. Katalizátorok hatását teszteltük különböző műanyag és biomassza hulladékok pirolitikus átalakítása során annak érdekében, hogy a pirolízis folyamatát a lehető legértékesebb termékek keletkezésének irányába vezessük. Savas zeolit katalizátorok termékmódosító hatását teszteltük poliamidok, poliuretánok, poliészterek és poliéterek esetén. Az ammonium-Y zeolitot új termokemolízis reagensnek javasoltuk poliéter és poliészter anyagok azonosítására.
Results in English
The possibilities and the potential risk factors of the pyrolytic recycling of biomass and plastic waste were investigated in the project. The study has focused on the understanding of the chemical reactions taking place during pyrolytic waste elimination procedures. The analysis of the thermal decomposition products was carried out with special attention to the formation of chemical compounds which are hazardous to the health or environment. The thermal decomposition of the most significant halogen sources of the domestic and electronic waste was studied in biomass and plastic waste mixtures. Several mixed chlorinated and brominated phenols and bisphenol A molecules have been identified among the pyrolysis products of polymer mixtures containing brominated epoxy oligomer (BrEpoxy) flame retardant and polyvinyl chloride (PVC). Significant amount of chloro- and bromomethane was detected in the pyrolysate of wood or lignin mixtures of PVC and BrEpoxy flame retardant, respectively. The effect of catalysts was tested on the thermal decomposition process of plastic and biomass waste materials in order to obtain more valuable products by pyrolytic recycling of organic wastes. The effect of acidic zeolite-type catalysts was determined on the pyrolysis product distribution of polyamides, polyurethanes, polyesters and polyethers. An alternative way of thermochemolysis has been proposed using ammonium Y zeolite as a solid reagent for the identification of polyethers and polyesters.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=83770
Decision
Yes





 

List of publications

 
Czégény Z, Jakab E, Blazsó M, Bhaskar T, Sakata Y: Thermal decomposition of polymer mixtures of PVC, PET and ABS containing brominated flame retardant: Formation of chlorinated and brominated organic compounds, J ANAL APPL PYROL 96: 69-77, 2012
Czégény Z, Jakab E, Blazsó M: Pyrolysis of wood, cellulose, lignin–brominated epoxy oligomer flame retardant mixtures, J ANAL APPL PYROL 103: 52-59, 2013
Czégény Zs; Jakab E; Bozi J; Blazsó M: Pyrolysis of wood-PVC mixtures. Formation of chloromethane from lignocellulosic materials in the presence of PVC, J. Anal. Appl. Pyrol. 113: pp. 123-132., 2015
Bozi J; Blazsó M: Catalytic thermal decomposition of polyamides and polyurethanes mixed with acidic zeolites, J. Anal. Appl. Pyrol. 97: 189-197, 2012
Bozi J; Mihályi M. R; Blazsó M: Study on temperature dependence of catalytic thermal decomposition of polyamides and polyurethanes mixed with acidic zeolites, J. Anal. Appl. Pyrol. 101, 103-110, 2013
Blazsó M; Bozi J.: Ammonium Y zeolite applied as a thermochemolysis reagent for identification of polyethers and polyesters, J. Chrom. A, 1271 (1): 217-220, 2013
Barta-Rajnai E; Bozi J; Sebestyén Z; Blazsó M; Jakab E; Miskolczi N; Czégény Zs: Catalytic pyrolysis of mixtures modeling municipal waste, 8th International Symposium on Feedstock Recycling of Polymeric Materials, 2015. szeptember 7-10., Leoben (Austria), 2015
Szentannai P; Bozi J; Jakab E; Ősz J; Szűcs T: Towards the thermal utilisation of non-tyre rubbers – Macroscopic and chemical changes while approaching the process temperature, Fuel 156: 148-157, 2015
Sebestyén Z, Czégény Z, Badea E, Carsote C, Şendrea C, Barta-Rajnai E, Bozi J, Miu L, Jakab E: Thermal characterization of new, artificially aged and historical leather and parchment, J. Anal. Appl. Pyrol. 115: 419-427, 2015
Czégény Zs.; Jakab E.; Bhaskar T.; Sakata Y.: Pyrolysis of halogen containing polymer mixtures, pp 33-34 in Pap. pres. at Int. Symposium on Feedstock Recycling of Polymeric Materials, Toledo, Spain, Oct 5-7, 2011, 2011
Jakab E: Analytical Techniques as a Tool to Understand the Reaction Mechanism, pp. 75-108 in: PandeyA; Bhaskar T; Stöcker M; SukumaranRK. Recent Advances in Thermochemical Conversion of Biomass. Elsevier Amsterdam; Boston; Heidelberg ., 2015
Barta-Rajnai E, Czégény Zs, Sebestyén Z, May Z, Bozi J, Jakab E: Thermal decomposition of black locust and wheat straw under torrefaction, 8th International Symposium on Feedstock Recycling of Polymeric Materials, 2015. szeptember 7-10., Leoben (Austria), 2015
Czégény Zs.; Jakab E.; Marianne B.; Bhaskar T.; Sakata Y.:: Thermal decomposition of polymer mixtures of PVC, PET, ABS containing brominated flame retardant: Formation of chlorinated and brominated organic compounds, J. Anal. Appl. Pyrol. 96: 69-77, 2012
Czégény Zs.; Jakab E.; Blazsó M.: Pyrolysis of wood, cellulose, lignin - brominated epoxy oligomer flame retardant mixtures, J. Anal. Appl. Pyrol., 2013
Bozi J.; Blazsó M.: Catalytic thermal decomposition of polyamides and polyurethanes mixed with acidic zeolites, J. Anal. Appl. Pyrol. 97: 189-197, 2012
Sebestyén Z; Barta-Rajnai E; Bozi J; Bhavya B; Bhaskar T; May Z; Czégény Zs; Jakab E: Thermal and catalytic decomposition studies of microalgal residue using pyrolysis-GC/MS and TG/MS, 8th International Symposium on Feedstock Recycling of Polymeric Materials, 2015. szeptember 7-10., Leoben (Austria), 2015
Blazsó M.; Bozi J.: Ammonium Y zeolite applied as a thermochemolysis reagent for identification of polyethers and polyesters, Journal of Chromatography A, 1271 (1): 217-220, 2013
Czégény Zs.; Jakab E.; Marianne B.; Bhaskar T.; Sakata Y.:: Thermal decomposition of polymer mixtures of PVC, PET, ABS containing brominated flame retardant: Formation of chlorinated and brominated organic compounds, J. Anal. Appl. Pyrol. 96: 69-77, 2012
Czégény Zs.; Jakab E.; Blazsó M.: Pyrolysis of wood, cellulose, lignin - brominated epoxy oligomer flame retardant mixtures, J. Anal. Appl. Pyrol. 103: 52-59, 2013
Bozi J.; Blazsó M.: Catalytic thermal decomposition of polyamides and polyurethanes mixed with acidic zeolites, J. Anal. Appl. Pyrol. 97: 189-197, 2012
Bozi J.; Mihályi M. R.; Blazsó M.: Study on temperature dependence of catalytic thermal decomposition of polyamides and polyurethanes mixed with acidic zeolites, Journal of Analytical and Applied Pyrolysis 101, 103-110, 2013
Czégény Z.; Jakab E.; Blazsó M.: PYROLYSIS OF WOOD-, CELLULOSE-, LIGNIN-PVC MIXTURES, 7th International Symposium on Feedstock Recycling of Polymeric Materials: New Delhi, India, 2013.10.23-26.ISFR 2013; Paper CT 24-, 2013





 

Events of the project

 
2015-11-19 14:56:21
Résztvevők változása




Back »