Pirolisi

Pirolisia (grezierazko piro, «sua» eta lisis, «haustura») materia organikoaren eta mota guztietako materialen deskonposizio kimikoa da —metalak eta beirak izan ezik—, oxigenorik (eta edozein halogeno) ezean ,tenperatura altuetara berotzeak eragiten duena. Konposizio kimikoan eta egoera fisikoan, aldibereko aldaketak dakartza, itzulezinak direnak. Kasu horretan, ez du dioxinarik edo furanorik sortzen.

Pirolisiak karbono solidoa, petrolioa eta gasa ekoizteko aukera ematen du. Tenperatura maila baxu samarrean hasten da (200 °C-tik aurrera), eta 1.000 °C ingurura arte jarraitzen du. Tenperaturaren arabera, sortzen diren hiru konposatuen proportzioa ezberdina da^[1]. Bereziki, eguzki labean ekoitzi daiteke, Odeillo eguzki labean^[2] erakutsi den bezala.

Muturreko pirolisiari, hondar gisa karbonoa bakarrik uzten duena, karbonizazio deritzo. Pirolisi termolisiaren kasu berezia da.

Pirolisiaren adibide bat da erabilitako pneumatikoen suntsipena. Testuinguru horretan, pirolisia pneumatikoen kautxua beroaren bidez, oxigenorik ezean, hondatzea da.

Gorputz organiko konplexu guztiak molekula-katez osatuta daude (polimeroak; adibidez, plastikoak, kautxua, egurra, papera, etab.). Beroak kate hori apurtzen du, eta molekula organiko txikiagoak sortzen ditu, hala nola metanoa CH_4; karbono dioxidoa CO_2, eta ura H₂O.

Gorputz solido bat, egurra adibidez, erretzen denean, sarritan, honela egiten da:

hezetasuna lurrundu egiten da (deshidratazioa);
suaren beroak materia molekula deskonposatu egiten du;
molekula arinak, metano motakoak, airean dagoen dioxigenoarekin erretzen dira.

Hori dela eta, gas baten pirolisi/errekuntza konbinazioa dago, errekuntza eragiten eta pirolisia mantenduz erretzeko materiala dagoen bitartean.

Gehienetan, tenperatura altuko baina surik gabeko deskonposiziorako pirolisiaz hitz egiten dugu (adibidez, «pirolisi» izeneko labea garbitzeko prozesuan koipeen deskonposizioaz).

Prozesu eta mekanismo orokorrak

Materia organikoaren degradazio termikoko prozesuak presio atmosferikoan

Pirolisia, oro har, materiala bere deskonposizio-tenperaturatik gora berotzean datza, bere molekulen lotura kimikoak hautsiz. Zatiak, normalean, molekula txikiagoak bihurtzen dira, baina konbina daitezke masa molekular handiagoa duten hondakinak sortzeko, baita solido kobalente amorfoak ere.

Ingurune askotan, oxigeno, ura edo beste substantzia batzuk egon daitezke; beraz, pirolisiaz gain errekuntza, hidrolisi edo beste prozesu kimiko batzuk gerta daitezke. Batzuetan, produktu kimiko horiek nahita gehitzen dira, esaterako egurra erretzean, ikatzaren fabrikazio tradizionalean eta petrolio gordinaren lurrunetan.

Aitzitik, bigarren mailako erreakzio kimikoak saihesteko (esaterako, errekuntza edo hidrolisia), hasierako materiala hutsean edo atmosfera geldoan berotu daiteke. Hutsean, pirolisiak azpiproduktuen irakite-puntua ere jaisten du, haien berreskurapena hobetuz.

Materia organikoa ontzi irekietan tenperatura handituz berotzen denean, prozesu hauek gertatzen dira orokorrean, ondoz ondoko faseetan edo gainjarriz:

100 °C ingurutik behera, lurruntsuak, uraren zati bat barne, lurrundu egiten dira. Beroarekiko sentikorrak diren substantziak, hala nola C bitamina eta proteinak, jada fase honetan alda daitezke zati batean.
100 °C inguru edo apur bat gehiagora, materialean bakarrik xurgatuta dagoen gainerako ura kanporatzen da. Prozesu horrek energia asko kontsumitzen du; beraz, tenperatura igotzeari utzi diezaioke ur guztia lurrundu arte. Hidratoen kristal-egituran harrapatuta dagoen ura tenperatura apur bat altuagoetan askatu daiteke.
Substantzia solido batzuk, hala nola gantzak, argizariak eta azukrea, urtu eta bereiz daitezke.
100 eta 500 °C artean, ohiko molekula organiko asko apurtzen dira. Azukre gehienak 160-180 °C artean apurtzen hasten dira. Zelulosa —egur, paper eta kotoi ehunen osagai nagusietako bat— 350 °C inguruan deskonposatzen da^[3]. Lignina —egurraren beste osagai garrantzitsu bat— 350 °C inguruan hasten da deskonposatzen, baina produktu lurrunkorrak askatzen jarraitzen du 500 °C arte^[3]. Deskonposizio-produktuek, normalean, ura, karbono monoxidoa CO eta/edo karbono dioxidoa CO₂, baita konposatu organiko ugarik ere edukitzen dute^[4]^[5]. Gasak eta produktu lurrunkorrak laginetik irteten dira, eta horietako batzuk kondentsatu daitezke berriro ke bihurtuz. Orokorrean, prozesu horrek energia ere xurgatzen du. Zenbait lurrunkor sutu eta erre egin daitezke, ikus daitekeen sugarra sortuz. Hondakin ez-hegakorrak karbonoan aberastu ohi dira, eta desordenatutako molekula handiak eratzen dituzte, marroitik beltzera bitarteko koloreekin. Une horretan gaia «txartua» edo «karbonizatua» izan dela esaten da.
200-300 °C-etan oxigenoa baztertu ez bada, karbono-hondarra erretzen has daiteke oso erreakzio exotermiko batean, sarritan surik gabe edo gutxi ikusten delarik. Karbonoaren errekuntza hasi ondoren, tenperatura berez handitzen da hondarra txingar distiratsu bihurtuz eta karbono dioxidoa eta/edo monoxidoa askatuz. Fase horretan, hondarrean geratzen den nitrogenoaren zati bat nitrogeno oxido bihurtu daiteke NO₂ eta N₂O₃. Sufrea eta beste elementu batzuk —esate baterako, kloroa eta artsenikoa— oxidatu eta lurrundu daitezke fase horretan.
Hondakin karbonazeoren errekuntza amaitutakoan, hondakin mineral hauts edo solido bat (errautsa) geratu ohi da, urtze-puntu altua duten material ez-organiko oxidatuek osatua. Baliteke errauts batzuk errekuntzan ateratzea, errauts hegalariak edo partikulen isuriak bezalako gasek arrastatuta. Jatorrizko materian dauden metalak, normalean, errautsetan geratzen dira oxido edo karbonato gisa, adibidez, potasa. Fosforoa, hezurrak, fosfolipidoak eta azido nukleikoak bezalako materialetatik datorrena, normalean, fosfato moduan geratzen da.

Erreferentziak

↑ La Pyrolyse; définition en el sitio École nationale des mines Saint-Étienne.
↑ Rui LI, Kuo ZENG, Daniel GAUTHIER & Gilles FLAMANT (2016) Product distribution and valorisation of agricultural waste through solar pyrolysis; Journées Nationales sur l'Energie Solaire 28 to 30 June 2016; University of Perpignan; Processes, Materials and Solar Energy Laboratory (PROMES-CNRS); (jnes.fr/uploads/resumes_intervenants2016/LI.pdf abstract).
↑ ^a ^b Zhou, Hui; Long, YanQiu; Meng, AiHong; Li, QingHai; Zhang, YanGuo (August 2013). "The pyrolysis simulation of five biomass species by hemi-cellulose, cellulose and lignin based on thermogravimetric curves". Thermochimica Acta. 566: 36–43.
↑ Zhou, Hui (2017). "Combustible Solid Waste Thermochemical Conversion". Springer Theses. doi:10.1007/978-981-10-3827-3. ISBN 978-981-10-3826-6
↑ Zhou, Hui; Long, YanQiu; Meng, AiHong; Li, QingHai; Zhang, YanGuo. (Abril 2015). «Características termogravimétricas de fracciones típicas de residuos sólidos municipales durante la co pirólisis» Waste Management 38: 194-200. doi:10.1016/j.wasman.2014.09.027. PMID 25680236..

Kanpo estekak

Wikiztegian orri bat dago honi buruz: pirolisi .

Pirolisi azkar katalitikorako bide teknologikoa, in situ National Renewable Energy Laboratory

Datuak: Q176848
Multimedia: Pyrolysis / Q176848

[1] La Pyrolyse; définition en el sitio École nationale des mines Saint-Étienne.

[2] Rui LI, Kuo ZENG, Daniel GAUTHIER & Gilles FLAMANT (2016) Product distribution and valorisation of agricultural waste through solar pyrolysis; Journées Nationales sur l'Energie Solaire 28 to 30 June 2016; University of Perpignan; Processes, Materials and Solar Energy Laboratory (PROMES-CNRS); (jnes.fr/uploads/resumes_intervenants2016/LI.pdf abstract).

[:0-3] Zhou, Hui; Long, YanQiu; Meng, AiHong; Li, QingHai; Zhang, YanGuo (August 2013). "The pyrolysis simulation of five biomass species by hemi-cellulose, cellulose and lignin based on thermogravimetric curves". Thermochimica Acta. 566: 36–43.

[:1-4] Zhou, Hui (2017). "Combustible Solid Waste Thermochemical Conversion". Springer Theses. doi:10.1007/978-981-10-3827-3. ISBN 978-981-10-3826-6

[:_3-5] Zhou, Hui; Long, YanQiu; Meng, AiHong; Li, QingHai; Zhang, YanGuo. (Abril 2015). «Características termogravimétricas de fracciones típicas de residuos sólidos municipales durante la co pirólisis» Waste Management 38: 194-200. doi:10.1016/j.wasman.2014.09.027. PMID 25680236..

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]