तापीय विबहुलकन: Difference between revisions
| Line 8: | Line 8: | ||
=== | === जैव ईंधन === | ||
कई कृषि और पशु अपशिष्टों को संसाधित किया जा सकता है, लेकिन ये अक्सर पहले से ही [[उर्वरक]], पशु चारा के रूप में उपयोग किए जाते हैं, और कुछ | कई [[कृषि संबंधी]] और पशु अपशिष्टों को संसाधित किया जा सकता है, लेकिन ये अक्सर पहले से ही [[उर्वरक]], पशु चारा के रूप में उपयोग किए जाते हैं, और कुछ स्थिति में, [[कागज मिल]] के लिए कच्चा माल या कम गुणवत्ता वाले [[ बायलर |बायलर]] ईंधन के रूप में उपयोग किए जाते हैं। तापीय विबहुलकन इन्हें अधिक आर्थिक रूप से बहुमूल्य सामग्रियों में रूपांतरित कर सकता है। तरल प्रौद्योगिकियों के लिए कई बायोमास विकसित किए गए हैं। सामान्य तौर पर, [[बायोकेमिकल]]्स में ऑक्सीजन परमाणु होते हैं जो पायरोलिसिस के दौरान बने रहते हैं, जिससे [[फिनोल]] और फ्यूरान से भरपूर तरल उत्पाद मिलते हैं।<ref>{{cite journal |last1=Collard |first1=François-Xavier |last2=Blin |first2=Joël |title=A review on pyrolysis of biomass constituents: Mechanisms and composition of the products obtained from the conversion of cellulose, hemicelluloses and lignin |journal=Renewable and Sustainable Energy Reviews |date=October 2014 |volume=38 |pages=594–608 |doi=10.1016/j.rser.2014.06.013}}</ref> इन्हें आंशिक रूप से ऑक्सीकृत के रूप में, और निम्न-श्रेणी के ईंधन के रूप में देखा जा सकता है। [[हाइड्रोथर्मल द्रवीकरण|जलतापीय द्रवण]] प्रौद्योगिकियां अधिक ऊर्जा समृद्ध उत्पाद धारा का उत्पादन करने के लिए तापीय प्रक्रमण संसाधन के दौरान जैव ईंधन को निर्जलित करती हैं।<ref>{{cite journal |last1=Kumar |first1=Mayank |last2=Olajire Oyedun |first2=Adetoyese |last3=Kumar |first3=Amit |title=बायोमास फीडस्टॉक पर विभिन्न हाइड्रोथर्मल प्रौद्योगिकियों की वर्तमान स्थिति की समीक्षा|journal=Renewable and Sustainable Energy Reviews |date=January 2018 |volume=81 |pages=1742–1770 |doi=10.1016/j.rser.2017.05.270}}</ref> इसी तरह, गैसीकरण हाइड्रोजन पैदा करता है, जो एक बहुत ही उच्च ऊर्जा वाला ईंधन है। | ||
=== प्लास्टिक === | === प्लास्टिक === | ||
Revision as of 05:27, 25 March 2023
तापीय विबहुलकन (टीडीपी) मुख्य रूप से तापीय साधनों द्वारा एक बहुलक को एकलक या एकलकों के मिश्रण में परिवर्तित करने की प्रक्रिया है।[1] यह उत्प्रेरित या गैर-उत्प्रेरित हो सकता है और यह अन्य प्रकार के विबहुलकन से अलग है जो रसायनों या जैविक क्रियाओं के उपयोग पर निर्भर हो सकता है। यह प्रक्रिया उत्क्रम-माप में वृद्धि के साथ जुड़ी हुई है।
अधिकांश बहुलको के लिए तापीय विबहुलकन अराजक प्रक्रिया है, जो वाष्पशील यौगिकों का मिश्रण देता है। अपशिष्ट प्रबंधन के दौरान सामग्री को इस तरह से विबहुलीकरण किया जा सकता है, जिसमें वाष्पशील घटकों को अपशिष्ट-से-ऊर्जा प्रक्रिया में कृत्रिम ईंधन के रूप में जलाया जाता है। अन्य बहुलको के लिए तापीय विबहुलकन एक एकल उत्पाद, या उत्पादों की सीमित श्रृंखला देने वाली एक आदेशित प्रक्रिया है, ये रूपान्तरण आमतौर पर अधिक मूल्यवान होते हैं और कुछ कृत्रिम पुनर्चक्रण तकनीकों का आधार बनते हैं।[2]
अव्यवस्थित विबहुलीकरण
अधिकांश बहुलक सामग्रियों के लिए तापीय विबहुलकन अव्यवस्थित तरीके से आगे बढ़ता है, जिसमें वाष्पशील यौगिकों का मिश्रण देने वाले यादृच्छिक श्रृंखला विखंडन होते हैं। परिणाम बड़े पैमाने पर तापीय अपघटन के समान है, हालांकि उच्च तापमान पर गैसीकरण होता है। इन अभिक्रियाओं को अपशिष्ट प्रबंधन के दौरान देखा जा सकता है, उत्पादों को अपशिष्ट-से-ऊर्जा प्रक्रिया में कृत्रिम ईंधन के रूप में जला दिया जाता है। प्रारंभिक बहुलक को भस्म करने की तुलना में, विबहुलीकरण एक उच्च तापमान वाली सामग्री देता है जिसे अधिक कुशलता से जलाया जा सकता है और बेचा भी जा सकता है। भस्मीकरण भी हानिकारक डाइऑक्सिन और डाइऑक्सिन जैसे यौगिकों का उत्पादन कर सकता है और इसे सुरक्षित रूप से निष्पादित करने के लिए विशेष रूप से रूपांकित की गई परमाणु भट्टी और उत्सर्जन नियंत्रण प्रणालियों की आवश्यकता होती है। चूंकि विबहुलीकरण कार्य के लिए ऊष्मा की आवश्यकता होती है, यह ऊर्जा-खपत है, इस प्रकार सीधे भस्मीकरण की तुलना में ऊर्जा दक्षता का अंतिम संतुलन बहुत कम हो सकता है और आलोचना का विषय रहा है।[3]
जैव ईंधन
कई कृषि संबंधी और पशु अपशिष्टों को संसाधित किया जा सकता है, लेकिन ये अक्सर पहले से ही उर्वरक, पशु चारा के रूप में उपयोग किए जाते हैं, और कुछ स्थिति में, कागज मिल के लिए कच्चा माल या कम गुणवत्ता वाले बायलर ईंधन के रूप में उपयोग किए जाते हैं। तापीय विबहुलकन इन्हें अधिक आर्थिक रूप से बहुमूल्य सामग्रियों में रूपांतरित कर सकता है। तरल प्रौद्योगिकियों के लिए कई बायोमास विकसित किए गए हैं। सामान्य तौर पर, बायोकेमिकल्स में ऑक्सीजन परमाणु होते हैं जो पायरोलिसिस के दौरान बने रहते हैं, जिससे फिनोल और फ्यूरान से भरपूर तरल उत्पाद मिलते हैं।[4] इन्हें आंशिक रूप से ऑक्सीकृत के रूप में, और निम्न-श्रेणी के ईंधन के रूप में देखा जा सकता है। जलतापीय द्रवण प्रौद्योगिकियां अधिक ऊर्जा समृद्ध उत्पाद धारा का उत्पादन करने के लिए तापीय प्रक्रमण संसाधन के दौरान जैव ईंधन को निर्जलित करती हैं।[5] इसी तरह, गैसीकरण हाइड्रोजन पैदा करता है, जो एक बहुत ही उच्च ऊर्जा वाला ईंधन है।
प्लास्टिक
प्लास्टिक कचरे में ज्यादातर कमोडिटी प्लास्टिक होते हैं और नगरपालिका के कचरे से सक्रिय रूप से कचरे की छंटाई हो सकती है। मिश्रित प्लास्टिक अपशिष्ट पायरोलिसिस गैसों और सुगंधित तरल पदार्थों सहित रासायनिक उत्पादों (लगभग 1 और 15 कार्बन परमाणुओं के बीच) का काफी व्यापक मिश्रण दे सकता है।[6] उत्प्रेरक उच्च मूल्य के साथ बेहतर परिभाषित उत्पाद दे सकते हैं।[7] इसी तरह, तरलीकृत पेट्रोलियम गैस उत्पादों को देने के लिए हाइड्रोकार्बन को नियोजित किया जा सकता है। पीवीसी की उपस्थिति समस्याग्रस्त हो सकती है, क्योंकि इसके थर्मल डीपॉलीमराइजेशन से बड़ी मात्रा में हाइड्रोजन क्लोराइड उत्पन्न होता है, जो उपकरणों को खराब कर सकता है और उत्पादों के अवांछनीय क्लोरीनीकरण का कारण बन सकता है। डीक्लोरिनेशन तकनीकों को स्थापित करके इसे या तो बाहर रखा जाना चाहिए या इसकी भरपाई की जानी चाहिए।[8] polyethylene और polypropylene वैश्विक प्लास्टिक उत्पादन के आधे से भी कम खाते हैं और शुद्ध हाइड्रोकार्बन होने के कारण ईंधन में रूपांतरण की उच्च संभावना है।[9] प्लास्टिक को इकट्ठा करने और छांटने की लागत और उत्पादित ईंधन के अपेक्षाकृत कम मूल्य के कारण प्लास्टिक-से-ईंधन प्रौद्योगिकियों ने ऐतिहासिक रूप से आर्थिक रूप से व्यवहार्य होने के लिए संघर्ष किया है।[9]बड़े पौधों को छोटे पौधों की तुलना में अधिक किफायती माना जाता है,[10][11] लेकिन निर्माण के लिए अधिक निवेश की आवश्यकता है।
हालाँकि, यह दृष्टिकोण ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन में मामूली शुद्ध कमी ला सकता है,[12] हालांकि अन्य अध्ययन इस पर विवाद करते हैं। उदाहरण के लिए, रेनॉल्ड्स द्वारा अपने हेफ्टी एनर्जीबैग प्रोग्राम पर जारी 2020 के एक अध्ययन में शुद्ध ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन दिखाया गया है। अध्ययन से पता चला है कि जब सभी पालने से गंभीर ऊर्जा लागतों की गणना की जाती है, तो सीमेंट भट्ठे में जलना कहीं बेहतर था। सीमेंट भट्ठा ईंधन ने -61.1 किग्रा स्कोर किया CO2 समकक्ष +905 किग्रा की तुलना में CO2 सम. लैंडफिल रिडक्शन बनाम किल्न ईंधन के मामले में भी यह बहुत खराब रहा। <रेफरी नाम = तालिका ES.1 - जीवन का अंत GWP सारांश तालिका>{{cite web |last1=Sustainable Solutions |title=Hefty® EnergyBag® कार्यक्रम जीवन चक्र आकलन|url=https://www.hefty.com/sites/default/files/2021-01/Hefty-EnergyBag-Program-Life-Cycle-Assessment-Aug-2020.pdf |website=hefty.com |publisher=Reynolds/Sustainable Solutions |access-date=21 June 2022 |ref=Table E51}</ref> अन्य अध्ययनों ने पुष्टि की है कि ईंधन कार्यक्रमों के लिए प्लास्टिक पायरोलिसिस भी अधिक ऊर्जा गहन हैं। रेफरी>Brock, Joe; VOLCOVICI, VALERIE; Geddie, John. "पुनर्चक्रण मिथक". Reuters. Retrieved 21 June 2022.</ref>[13] टायर अपशिष्ट प्रबंधन में, टायर रीसाइक्लिंग#टायर पायरोलिसिस भी एक विकल्प है। टायर रबर पाइरोलिसिस से प्राप्त तेल में उच्च सल्फर सामग्री होती है, जो इसे प्रदूषक के रूप में उच्च क्षमता प्रदान करती है और उपयोग से पहले हाइड्रोडीसल्फराइजेशन की आवश्यकता होती है।[14][15] क्षेत्र विधायी, आर्थिक और विपणन बाधाओं का सामना करता है।[16] ज्यादातर मामलों में टायरों को टायर से प्राप्त ईंधन के रूप में जला दिया जाता है।
नगरपालिका अपशिष्ट
नगर निगम के कचरे के थर्मल उपचार में प्लास्टिक और बायोमास सहित यौगिकों की एक विस्तृत श्रृंखला का अपचयन शामिल हो सकता है। तकनीकों में सरल भस्मीकरण के साथ-साथ पायरोलिसिस, गैसीकरण और प्लाज्मा गैसीकरण शामिल हो सकते हैं। ये सभी मिश्रित और दूषित फीडस्टॉक्स को समायोजित करने में सक्षम हैं। मुख्य लाभ कचरे की मात्रा में कमी है, विशेष रूप से घनी आबादी वाले क्षेत्रों में जहां नए लैंडफिल के लिए उपयुक्त स्थलों की कमी है। कई देशों में ऊर्जा प्राप्ति के साथ भस्मीकरण सबसे आम तरीका है, जिसमें अधिक उन्नत प्रौद्योगिकियां तकनीकी और लागत बाधाओं से बाधित होती हैं।[17][18]
आदेशित विबहुलीकरण
कुछ सामग्री उत्पादों की एकल या सीमित श्रृंखला देने के लिए क्रमबद्ध तरीके से तापीय रूप से विघटित होती हैं। शुद्ध सामग्री होने के कारण वे आमतौर पर अव्यवस्थित थर्मल डीपॉलीमराइजेशन द्वारा उत्पादित मिश्रणों की तुलना में अधिक मूल्यवान होते हैं। प्लास्टिक के लिए यह आमतौर पर शुरुआती मोनोमर होता है और जब इसे वापस ताजा बहुलक में पुनर्नवीनीकरण किया जाता है तो इसे फीडस्टॉक रीसाइक्लिंग कहा जाता है। व्यवहार में, सभी विबहुलीकरण प्रतिक्रियाएं पूरी तरह से कुशल नहीं होती हैं और कुछ प्रतिस्पर्धी पाइरोलिसिस अक्सर देखे जाते हैं।
बायोमास
बायोरिफाइनरी कम मूल्य वाले कृषि और पशु अपशिष्ट को उपयोगी रसायनों में परिवर्तित करती है। हेमिकेलुलोज के एसिड उत्प्रेरित थर्मल उपचार द्वारा फुरफुरल का औद्योगिक उत्पादन एक सदी से अधिक समय से चल रहा है। लिग्निन बीटीएक्स (रसायन विज्ञान) और अन्य सुगंधित यौगिकों के संभावित उत्पादन के लिए महत्वपूर्ण शोध का विषय रहा है,[19] हालांकि ऐसी प्रक्रियाओं का अभी तक किसी स्थायी सफलता के साथ व्यावसायीकरण नहीं किया गया है।[20]
प्लास्टिक
कुछ पॉलिमर जैसे PTFE, नायलॉन 6, POLYSTYRENE और पॉलिमिथाइल मेथाक्रायलेट[21] अपने शुरुआती मोनोमर्स देने के लिए विबहुलीकरण से गुजरना। इन्हें वापस नए प्लास्टिक में परिवर्तित किया जा सकता है, एक प्रक्रिया जिसे रासायनिक या फीडस्टॉक रीसाइक्लिंग कहा जाता है।[22][23][24] सिद्धांत रूप में यह अनंत पुनर्चक्रण प्रदान करता है, लेकिन यह अधिक महंगा भी है और प्लास्टिक रीसाइक्लिंग के अन्य रूपों की तुलना में उच्च कार्बन पदचिह्न है, हालांकि व्यवहार में यह अभी भी संदूषण के कारण वास्तविक दुनिया में कुंवारी बहुलक उत्पादन की तुलना में उच्च ऊर्जा लागत पर एक अवर उत्पाद पैदा करता है।
संबंधित प्रक्रियाएं
हालांकि आज शायद ही कभी नियोजित किया गया हो, कोयला गैसीकरण ऐतिहासिक रूप से बड़े पैमाने पर किया गया है। थर्मल डिपॉलीमराइज़ेशन अन्य प्रक्रियाओं के समान है जो सुपरहीट पानी का उपयोग ईंधन के उत्पादन के लिए एक प्रमुख कदम के रूप में करते हैं, जैसे कि प्रत्यक्ष हाइड्रोथर्मल द्रवीकरण।[25] ये पायरोलिसिस जैसे डीपॉलीमराइज़ करने के लिए सूखी सामग्री का उपयोग करने वाली प्रक्रियाओं से अलग हैं। थर्मोकैमिकल रूपांतरण (TCC) शब्द का उपयोग बायोमास को तेल में बदलने के लिए भी किया जाता है, सुपरहीट पानी का उपयोग करते हुए, हालांकि यह आमतौर पर पायरोलिसिस के माध्यम से ईंधन उत्पादन के लिए लागू होता है।[26][27] नीदरलैंड में शुरू होने के कारण एक प्रदर्शन संयंत्र प्रति दिन 64 टन बायोमास (शुष्क आधार) को तेल में संसाधित करने में सक्षम बताया गया है।[28] थर्मल डीपॉलीमराइजेशन इस मायने में अलग है कि इसमें एक हाइड्रोस प्रक्रिया होती है जिसके बाद एक निर्जल क्रैकिंग / डिस्टिलेशन प्रक्रिया होती है।
एस्टर और एमाइड्स जैसे विदलनशील समूहों को छोड़कर वाष्पीकरण पॉलिमर को भी हाइड्रोलिसिस या सॉल्वोलिसिस द्वारा पूरी तरह से अपघटित किया जा सकता है, यह पूरी तरह से रासायनिक प्रक्रिया हो सकती है लेकिन एंजाइमों द्वारा भी इसे बढ़ावा दिया जा सकता है।[29] ऐसी प्रौद्योगिकियां थर्मल डीपॉलीमराइजेशन की तुलना में कम विकसित हैं, लेकिन कम ऊर्जा लागत की संभावना है। इस प्रकार अब तक पॉलीथीन टैरीपिथालेट सबसे अधिक अध्ययन किया जाने वाला बहुलक रहा है।[30] यह सुझाव दिया गया है कि अपशिष्ट प्लास्टिक को माइक्रोबियल क्रिया द्वारा अन्य मूल्यवान रसायनों (जरूरी नहीं कि मोनोमर्स) में परिवर्तित किया जा सकता है।[31][32] ऐसी तकनीक अभी भी अपनी प्रारंभिक अवस्था में है।
यह भी देखें
- ऊष्मीय उपचार
- यांत्रिक गर्मी उपचार
- गीला ऑक्सीकरण
- चरणबद्ध सुधार
संदर्भ
- ↑ IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book") (1997). Online corrected version: (2006–) "Depolymerization". doi:10.1351/goldbook.D01600
- ↑ Thiounn, Timmy; Smith, Rhett C. (15 May 2020). "प्लास्टिक कचरे के रासायनिक पुनर्चक्रण के लिए अग्रिम और दृष्टिकोण". Journal of Polymer Science. 58 (10): 1347–1364. doi:10.1002/pol.20190261.
- ↑ Rollinson, Andrew Neil; Oladejo, Jumoke Mojisola (February 2019). "अपशिष्ट क्षेत्र से पायरोलिसिस ऊर्जा में 'पेटेंटेड ब्लंडरिंग्स', दक्षता जागरूकता, और आत्मनिर्भरता के दावे". Resources, Conservation and Recycling. 141: 233–242. doi:10.1016/j.resconrec.2018.10.038. S2CID 115296275.
- ↑ Collard, François-Xavier; Blin, Joël (October 2014). "A review on pyrolysis of biomass constituents: Mechanisms and composition of the products obtained from the conversion of cellulose, hemicelluloses and lignin". Renewable and Sustainable Energy Reviews. 38: 594–608. doi:10.1016/j.rser.2014.06.013.
- ↑ Kumar, Mayank; Olajire Oyedun, Adetoyese; Kumar, Amit (January 2018). "बायोमास फीडस्टॉक पर विभिन्न हाइड्रोथर्मल प्रौद्योगिकियों की वर्तमान स्थिति की समीक्षा". Renewable and Sustainable Energy Reviews. 81: 1742–1770. doi:10.1016/j.rser.2017.05.270.
- ↑ Kaminsky, W.; Schlesselmann, B.; Simon, C.M. (August 1996). "सुगंधित और गैस के लिए मिश्रित प्लास्टिक कचरे का थर्मल क्षरण". Polymer Degradation and Stability</