プラスチック熱分解の副産物とは？廃棄物から価値を引き出す

プラスチック熱分解は、酸素がない状態でプラスチック廃棄物を分解し、貴重な副産物に変える熱分解プロセスである。このプロセスの主な出力は、熱分解油、カーボンブラック、合成ガスであり、投入材料の含水率によっては、廃水などの副産物の可能性もある。これらの副産物は、燃料生産、土壌改良、エネルギー生成、産業利用など、多様な用途がある。このプロセスは、廃棄物管理に役立つだけでなく、プラスチック廃棄物を利用可能な資源に変換することで、大きな付加価値を生む。

キーポイントの説明

プラスチック熱分解の一次製品:
- 熱分解油:
  - プラスチックの種類や熱分解条件にもよるが、通常、生産量の30～80％を占める。
  - ディーゼルに精製したり、工業用途の燃料として使用することができる。
- カーボンブラック:
  - 出力の20～30％を占める。
  - ゴム製品の補強剤、顔料、タイヤの製造に使用される。
- 合成ガス:
  - 生産高の10～20％を占める。
  - エネルギー生成や化学原料として使用できる可燃性ガス（水素、メタン、一酸化炭素など）の混合物。
二次副産物:
- 廃水:
  - プラスチック廃棄物に水分が含まれている場合に発生する。
  - 廃棄または再利用の前に適切な処理が必要。
- アッシュ:
  - 鉱物性の残留物で、封じ込めやさらなる処理が必要な場合がある。
  - 建設資材や特定の工業用途の充填材として使用できる。
熱分解副産物の用途:
- 熱分解油:
  - 燃料として直接使用することも、さらに精製してディーゼルのような高価値の製品にすることもできる。
  - 工業用ボイラー、炉、発電に適している。
- カーボンブラック:
  - ゴム産業でタイヤ製造に広く使用されている。
  - インク、塗料、プラスチックの顔料としても使用される。
- 合成ガス:
  - 発電や化学合成の原料として利用される。
  - 特定の用途では天然ガスに取って代わることができる。
- バイオ炭（該当する場合）:
  - 土壌改良材として使用し、土壌の肥沃度を向上させ、炭素を隔離する。
  - 工業プロセスにおける触媒担体または活性炭として使用できる。
環境および経済的メリット:
- 廃棄物削減:
  - リサイクル不可能なプラスチック廃棄物を貴重な資源に変え、埋立地への依存を減らす。
- エネルギー回収:
  - 代替エネルギー源を提供し、化石燃料への依存を減らす。
- 炭素貯留:
  - バイオ炭とカーボンブラックは炭素の隔離に役立ち、気候変動を緩和する。
- 経済的価値:
  - 廃棄物から新たな収入源を生み出し、循環型経済の取り組みを支援する。
課題と考察:
- プロセスの最適化:
  - 副産物の収量と品質は、温度、加熱速度、原料組成などの要因に依存する。
- 廃水処理:
  - 適切な管理のための追加インフラとコストが必要。
- 規制遵守:
  - 熱分解プラントは、排出を最小限に抑え、副産物の安全な取り扱いを確保するために、環境規制を遵守しなければならない。
- 市場の需要:
  - 熱分解の経済性は副産物の需要に左右され、それは市場の状況によって変動する。
他の熱分解プロセスとの比較:
- ゴム熱分解:
  - 同様の副産物（オイル、カーボンブラック、ガス）が得られるが、廃タイヤからより多くのスチールワイヤーが得られる可能性がある。
- バイオマス熱分解:
  - バイオ炭、非凝縮性ガス、木材酸を生成し、プラスチック熱分解とは用途が異なる。
- 一般熱分解:
  - すべての熱分解プロセスは、廃棄物を価値ある資源に変換することを目的としているが、具体的な副産物やその用途は原料によって異なる。

要約すると、プラスチックの熱分解は、プラスチック廃棄物を熱分解油、カーボンブラック、合成ガスなどの貴重な資源に変換し、環境的・経済的利益をもたらす。しかし、このプロセスは、効率を最大化し、規制を遵守するために、慎重な最適化と管理が必要である。副産物には多様な用途があり、熱分解は廃棄物管理と資源回収における重要な技術となっている。

総括表：

副産物	出力(%)	アプリケーション
熱分解油	30-80	産業ボイラー用燃料、ディーゼル精製、発電用燃料
カーボンブラック	20-30	ゴム補強、タイヤ製造、インク・塗料用顔料
合成ガス	10-20	エネルギー生成、化学原料、天然ガス代替
廃水	可変	処理が必要。処理後に再利用の可能性あり
アッシュ	最小限	建設資材、工業用充填剤