Welke zure gassen en geurstoffen komen voort uit plastische pyrolyse bij hoge- temperaturen?
Wanneer afvalplastics in afwezigheid van zuurstof boven de 300 graden worden verwarmd, breekt thermisch kraken lange koolwaterstofketens in kleinere, vluchtige fragmenten. Bij dit pyrolyseproces, dat steeds vaker wordt gebruikt om stookolie of syngas te produceren, komt ook een complex mengsel van zure gassen en onwelriekende verbindingen vrij die corrosief, giftig en schadelijk voor het milieu kunnen zijn. Het begrijpen van hun oorsprong, samenstelling en concentratie is essentieel voor het ontwerpen van effectieve bestrijdingssystemen en het garanderen van de veiligheid op het werk.
1. Waterstofchloride (HCl) – Het dominante zure gas
Polyvinylchloride (PVC) bevat 57 massaprocent chloor. Boven 280 graden homolyseert de C-Cl-binding, waarbij HCl vrijkomt met snelheden van meer dan 2 g Cl⁻ per kg PVC. Uit Amerikaanse-EPA Method 26A-veldtests blijkt dat een gemengde-kunststofpyrolyser van 500 kg h⁻¹ 1.200 mg m⁻³ HCl kan uitstoten-tachtig keer het OSHA-plafond van 8 uur (7 mg m⁻³). Het gas is zeer corrosief, tast koolstofstaal aan vanaf 0,5 mm jr⁻¹ en vormt een secundair aërosol H₂SO₄ wanneer SO₂ aanwezig is.
2. Zwaveloxiden (SO₂, SO₃) – Van vlamvertragers
Gehalogeneerde vlamvertragers (HBCD, DBDPE) en rubbervullers ontleden tussen 320 en 400 graden, waarbij SO₂ en sporen van SO₃ vrijkomen. Concentraties doorgaans 200–400 mg m⁻³ in schoorsteengas, wat bijdraagt aan de vorming van zure regen en irritatie van de luchtwegen.
3. Stikstofoxiden (NO, NO₂) – Thermisch en brandstof NO
Stikstof-bevattende polymeren (PA, PU) en op ammoniak-gebaseerde stabilisatoren vormen brandstof-NO boven 350 graden. Er zijn NOx-niveaus van 150–300 mg m⁻³ gemeten, wat fotochemische smog en ozonvorming bevordert.
4. Organische zuren met een laag-moleculair-gewicht
Pyrolyse van PET en PA levert azijn-, propion- en benzoëzuren op in een hoeveelheid van 50–150 mg m⁻³. Deze verbindingen zorgen voor een ranzige azijngeur en verlagen de pH van het condensaat<3, accelerating corrosion of ductwork and scrubbers.
5. Onwelriekende en giftige organische stoffen
Bij de afbraak van PE/PP ontstaan C₂–C₆-aldehyden (acroleïne, aceetaldehyde) en ketonen in een hoeveelheid van 80–200 mg m⁻³, die verantwoordelijk zijn voor scherpe, zoete geuren en oogirritatie. Benzeen, tolueen en styreen uit PS en ABS komen voor bij 100–400 mg m⁻³; benzeen is een kankerverwekkende stof van categorie 1A met een eenheidsrisico van 6 × 10⁻⁶ per µg m⁻³. Skatol en indool uit stikstof-houdende kunststoffen veroorzaken fecale geuren, zelfs bij ppb-niveaus.
Gezondheids- en milieueffecten
Blootstelling op korte- termijn aan 10 mg m⁻³ HCl veroorzaakt een brandend gevoel in de keel en vernauwing van de luchtwegen; 50 mg m⁻³ SO₂ veroorzaakt astma-achtige symptomen. Chronische inademing van benzeen van 1 mg m⁻³ verhoogt het risico op leukemie met 1 op 10.000. Zure gassen verlagen de pH van regen en beschadigen gewassen en gebouwen. Geurverbindingen verminderen de sfeer in de buurt en kunnen overlastklachten veroorzaken.
Controletechnologieën
a) Wet scrubbers with caustic soda (NaOH) achieve >99% HCl- en SO₂-verwijdering.
b) Selectieve katalytische reductie (SCR) met behulp van de V2O₅/TiO₂-katalysator vermindert de NOx met 90%.
c) Geactiveerde-koolstofbedden adsorberen VOC's en mercaptanen; katalytische oxidatie zet ze bij 350 graden om in CO₂ en H₂O.
d) Bio-filters die nitrificerende bacteriën gebruiken, verwijderen NH₃ en aminen met een efficiëntie van 95%.
Realtime-monitoring-
FTIR multi-gasanalysatoren bieden nu een resolutie van 1 seconde voor HCl, SO₂, NOx en benzeen, waardoor alarmen worden geactiveerd bij 50% van de wettelijke limieten en ervoor worden gezorgd dat pyrolyse-installaties binnen de veiligheidsgrenzen op het gebied van werk en milieu werken.
