| dc.description.abstract | Den økende mengden avfall er en av de største utfordringene i dagens samfunn, og i 2019 var den globale mengden produsert plast 368 millioner tonn. Denne mengden er forventet å øke de kommende årene, ettersom plast spiller en svært viktig rolle i det daglige liv. I dag havner rundt 79% av verdens plastavfall i deponier eller naturen, men forbrenning av avfall med energigjenvinning er mye brukt som et alternativ. Det er imidlertid ønskelig å resirkulere så store mengder plast som mulig, der mekanisk resirkulering er den vanligste metoden. Denne teknologien krever derimot en svært ren plast uten forurensninger, så det er derfor behov for en annen teknologi som kan håndtere den gjenværende plasten. Da er pyrolyse er betraktet som en effektiv og miljøvennlig alternativ, som kan bidra til å løse noen av klimautfordringene verden står ovenfor idag.
Selskapet Effee Induction har utviklet en teknologi som er nær utslippsfri for pyrolyse av plastavfall med olje som hovedprodukt. Denne oppgaven undersøker hvordan induksjonsoppvarming kan forbedre pyrolyseprosesser oppvarmet av naturgass ved å se på produktfordelingen, energiutbytte og utslipp fra prosessen. Disse verdiene vil videre bli sammenlignet med et typisk energiutbytte og utslipp fra forbrenning av avfall.
Rapporten tar for seg relevant teori om forbrenning og pyrolyse. Dette inkluderer grunnleggende fakta om prosessene og ulike faktorer som påvirker de. Deretter er fremgangsmåten for simuleringen i Aspen HYSYS presentert, etterfulgt av en forklaring knyttet til beregningene av forbrenningen av avfall. Resultater og tilhørende refleksjoner blir deretter presentert, etterfulgt av en diskusjon av ulike faktorer som påvirker prosessene. To reaktortyper som benyttes i pyrolyse er sammenlignet, i tillegg til refleksjoner rundt feilkilder og mulige forbedringer av prosessene. Til slutt diskuteres fremtidige aspekter for pyrolyse- og forbrenningsindustrien, og eksempler på hvordan oppgaven kan videreutvikles. Rapporten avsluttes med en konklusjon, der de viktigste observasjonene er presentert.
Pyrolyse med induksjonsoppvarming produserte 91,99% olje, sammenlignet med vanlig oppvarming der oljeutbytte var 89,79%. Energioverskuddet fra pyrolyse er derimot større ved vanlig oppvarming, med et overskudd på 3225 MJ/kg plast, sammenlignet med 2365 MJ/kg plast fra pyrolyse med induksjonsoppvarming. Videre oppnådde oljen fra induksjonsoppvarming høyest LHV med en verdi på 41,02 MJ/kg plast sammenlignet med oljen fra vanlig oppvarming med LHV på 40,06 MJ/kg plast. Utslippene av karbondioksid fra pyrolyse er henholdsvis 172,5 g CO2 per kg plast og 119,0 g CO2 per kg plast for vanlig oppvarming og
induksjonsoppvarming.
Energiutbyttet fra forbrenning av avfall ble beregnet til 7,6 MJ/kg avfall. Utslipp av CO2 fra forbrenning er betydelig større enn mengden CO2 fra pyrolyseprosessene. Denne forskjellen gjelder også utslippene av HCl og SO2, som fører til lavere forbruk av hydrert kalk og aktivt karbon for rensing av røykgassen fra pyrolyse.
Det er store usikkerheter knyttet til pyrolyseindustriens framtid, der en av de største bekymringene omhandler tilgangen på plastavfall og dette er i all hovedsak på grunn av den økende mengden pyrolyseaktører. I tillegg har etterspørsel etter pyrolyseprodukter og politisk påvirkning stor innflytelse på utviklingen. Industrien blir idag ansett som en av de mest lovende alternativene til behandling av plastavfall. Det garanteres likevel ikke at pyrolyseteknologien vil være økonomisk lønnsom i fremtiden. | |
| dc.description.abstract | One of the greatest challenges of this century is the growing waste stream and the environmental issues this causes. In 2019, the global production of plastics reached 368 million tons, and since plastics play an essential role in the everyday life, the demand and production are only expected to increase in the future. As of today, 79% of the golbal plastic waste are accumulated in landfills or in the natural environment. Energy recovery through incineration is widely used as a substitute throughout the world, but this is not considered as an adequate solution as it is desired to recycle as large quantities of the plastics as possible. This is mainly performed through mechanical recycling, but since the process requires a clean plastic feedstock of high quality, a technology that can handle the remaining plastics are necessary. In addition to being able to handle contaminated plastics, pyrolysis are considered as an efficient and environmental friendly technology that can contribute to solve the climate challenges the world is facing today.
Effee Induction has developed a technology for pyrolysis of plastic waste, which they state is close to emission-free and where the main product is pyrolytic oil used for fuel. This thesis investigates how induction heating can improve conventional heating sources with combustion of natural gas in means of product distribution, energy balance and emissions from the process. Moreover, the energy yield and emissions from the pyrolysis are compared to other waste management techniques such as incineration of MSW.
This thesis addresses relevant theory regarding incineration and pyrolysis, including working principles and influencing factors. The methodology for the simulation in Aspen HYSYS is then presented, followed by the procedure for calculations relevant to the incineration process. The obtained results and supplementing discussion are then reviewed, followed by a discussion of influencing factors, such as the feedstock composition and waste treatment methods. Further, the reactor types for a pyrolysis process is compared, in addition to sources of errors and possible improvements for the processes. Finally, future aspects and suggestions on taking the thesis further are addressed, followed by a conclusion.
Pyrolysis with induction heating produced 91,99% pyrolytic oil, compared to an oil yield of 89,79% from conventional heating. The energy surplus from pyrolysis is however greater with conventional heating, with a surplus of 3225 MJ/kg of PSW, compared to 2365 MJ/kg of PSW from induction heating. Induction heating obtained the greatest LHV with a value of 41,02 MJ/kg of PSW compared to conventional heating with a LHV at 40,06 MJ/kg of PSW. In regard of emissions, pyrolysis emitted 172,5 g CO2 per kg of PSW and 119,0 g CO2 per kg of PSW for conventional and induction heating, respectively.
In comparison, the energy accessible from incineration of MSW yielded 7,6 MJ/kg of MSW. Additionally, the amount of CO2 emitted from incineration is considerably greater than the amount of CO2 from the pyrolysis processes. This variance also applies for the emissions of HCl and SO2, which leads to lower consumption of hydrated lime and activated carbon for purifying of the flue gas from pyrolysis.
There are several uncertainties associated with the future of the pyrolysis industry. One of the greatest concerns are the issues related to obtaining plastic waste due to the increasing amount of pyrolysis actors. Furthermore, the demand for pyrolytic products and how they are defined politically may have a great influence. Today, the industry is considered as one of the most promising alternatives in treating plastic waste, but it is not guarantied that the pyrolysis technology will not end in failure nor be financially profitable in the future. | |