Tekstiilijäätmete pürolüüs

Lõputöös uuriti ja analüüsiti tekstiilijäätmete pürolüüsi protsessi ja selles kasutatavaid katalüsaatoreid. Kirjanduse ülevaate põhjal võeti kokku ja käsitleti tänapäevaseid saavutusi pürolüüsil põhineva tekstiilijäätmete ümbertöötlemisel. Tekstiilijäätmete ümbertöötlemine ja keskkonnasäästlikum käitlemine võib oluliselt vähendada mõju keskkonnale. Tekstiilijäätmete ümbertöötlemiseks on mitmeid tehnoloogiaid, kuid pürolüüsi näol süsiniku ja energia ammutamine kasutatud tekstiilidest on paljutõotav perspektiiv. Sellel on mitmeid eeliseid. Pürolüüs on tõhus viis tekstiilijäätmete ümbertöötlemiseks ja nende kõrvaldamiseks, mis vähendab prügilasse suunatavate või põletatavate jäätmete hulka. See võimaldab saada tooteid ja kütuseid, mida saab edaspidi kasutada erinevates tööstusprotsessides. Näiteks pürolüüsigaasi saab kasutada küttegaasina, sisepõlemismootorites ja elektri tootmiseks. Ilma täiendava töötlemiseta saab pürolüüsikütust kasutada põletamiseks katlamajades. Kuigi pürolüüs võiks olla üks parimaid tehnoloogiaid tekstiilijäätmete ümbertöötlemiseks, on endiselt probleeme ja küsimusi. Kindlasti tuleks teadlikkuse tõstmiseks läbi viia täiendavaid uuringuid tekstiilijäätmete pürolüüsiprotsessi kohta. Hetkel ei ole sellel teemal palju uuringuid läbi viidud ja osa nendest on tehtud mõni aeg tagasi, nii et palju võis juba muutuda. Rohkem tähelepanu tuleks pöörata ümbertöödeldava tekstiilimaterjali koostisele. Enamikes praegustes uuringutes on kasutatud sama tüüpi tekstiilijäätmeid, kuid aga tekstiilid koosnevad peamiselt looduslikest ja sünteetilistest kiududest, nagu puuvill, polüester ja nailon. Lisaks võib tekstiil sisaldada muid lisandeid (nt valgendi), mis võivad mõjutada pürolüüsiprotsessi tõhusust ja kulgu. Arvestades, et praktikal saab pürolüüsiprotsessi rakendada keerukama koostisega tekstiilijäätmete puhul, võib nii tekstiilijäätmete erinev koostis, kui ka lisandite mõju uurimine tekstiilijäätmete pürolüüsil olla oluline tulevane töö. Tekstiilijäätmete katalüütilises pürolüüsis kasutatakse mitut tüüpi katalüsaatoreid. Nende lisamine mõjutab oluliselt pürolüüsitoodete kvaliteeti ja saagist ning protsessi aega. Näiteks võib pürolüüsi reaktsiooni kiirendamiseks kasutada metallkatalüsaatoreid, nagu raud, vask, nikkel ja koobalt. Milline katalüsaator on konkreetsete tekstiilijäätmete pürolüüsi jaoks parim, võib sõltuda tekstiili koostisest ja omadustest ning nõuab üksikasjalikumat uurimist. Praegustes uuringutes ei kasutatud katalüsaatoreid kõikide tekstiilijäätmete puhul, vaid ainult teatud tekstiilide puhul. Tuleb rohkem uurida pürolüüsiprotsessi, kasutades katalüsaatoreid erinevate tekstiilijäätmete puhul. Pürolüüsiproduktide saagis ja koostis sõltuvad tugevalt pürolüüsiprotsessi parameetritest (nagu temperatuur, lähteaine materjal). Peaaegu kõik praegused uuringud kasutasid ühte parameetrite komplekti, mis omakorda ei anna pürolüüsi teel saadud toodetest täpsemat ja põhjalikumat ülevaadet. Lõpptoodetega seotud tekstiilijäätmete pürolüüsiprotsessi parameetreid tuleb optimeerida ja põhjalikumalt uurida, et veelgi parendada saadud toodete kvaliteeti. Vaja on põhjalikke uuringuid tekstiilijäätmete pürolüüsiprotsessi energeetilise ja majandusliku analüüsi kohta. Energia- ja majandushinnangud on kasulikud tekstiilijäätmetest saadud pürolüütiliste toodete keskkonnaalase kasu demonstreerimiseks. Tuleks samuti välja töötada matemaatilised mudelid ja valemid, et uurida erinevate pürolüüsiprotsessi tingimuste ja muude asjakohaste tegurite mõju keskkonnale ja majandusele. Kogu protsessi võimalike kulude hindamiseks tuleb läbi viia tekstiilijäätmete tarnimise teostatavus/olelusringi täielik analüüs. Lisaks sellele tuleb arvesse võtta, et muud tööstuslikud vajadused ja valitsuse õigusaktid võivad veelgi mõjutada tekstiilijäätmete ringlussevõtu tehnoloogiate elujõulisust pürolüüsi kaudu. Võrreldes põletamisega on pürolüüsil olulisi eeliseid. Peamine eelis on see, et pürolüüs ei saastu keskkonda ega kahjusta inimeste tervist. Praegu on keskkonnaprobleemid ja nende mõju inimeste tervisele väga teravad, mis tähendab, et kõik nendele probleemidele sobivad lahendused aitavad kaasa inimeste elukvaliteedi parandamisele ning aitavad vältida või vähendada globaalseid keskkonnaprobleeme. Tekstiilijäätmete heterogeensus ja keerukus küll muudab ringlussevõtu majanduslikult keeruliseks ülesandeks. Vaatamata nendele väljakutsetele on pürolüüs tõhus tekstiilijäätmete ümbertöötlemise tehnoloogia, kui toimub pidev teadus- ja arendustegevus. Seni käsitletakse tekstiilijäätmete pürolüüsiprotsessiga seotud probleeme ja soovitusi pürolüüsi edaspidiseks uurimiseks. Autor usub, et selle töö praktiline rakendamine võib leida aset Tallinna Tehnikakõrgkooli loengutel. Materjale saab kasutada jäätmekäitluse loengute raames. Mainides tekstiilijäätmeid ja nende ümbertöötlemise tehnoloogiaid, võib ühe alternatiivina välja tuua pürolüüsimeetodi.

Nowadays, with the increase in textile waste, its treatment and environmental impact are becoming a huge concern. People use а lot of textile products that later end up in the environment and contribute to its pollution. Textile production is one of the causes of water pollution and has many other negative impacts on the environment. Textile waste management is very important, because it ensures the safe recycling of it, reduces its quantity and the associated environmental impact. Pyrolysis, in turn, can be considered as an alternative to other methods of textile recycling. It is a thermal decomposition of organic and many inorganic compounds in the absence of oxygen. As a result of pyrolysis, three products are formed in different aggregate states: pyrolysis gas, fuel oil and solid residue. The title of this graduation thesis is Pyrolysis of Textile Waste. The aim of the presented work is to study the process of pyrolysis of textile waste and to make a brief overview of the catalysts used in the pyrolysis of some textile waste and their effect on the yield of pyrolysis products. The goal is to find out how the pyrolysis process works, which products are produced as a result of this process, and how one or another catalyst can affect the yield of the final products obtained during pyrolysis. The author of this thesis decided to focus on textile waste, its impact on the environment, textile waste recycling technologies, the textile waste pyrolysis process and the catalysts used in the pyrolysis of textile waste. The first chapter reviews textile waste and its impact on the environment. The author describes post-industrial, pre-consumer and post-consumer textile waste. In the part about the impact of textile waste on the environment, general statistical facts are given, namely how much water goes into textile industry, how much CO2 emissions result from textile purchases, the number of textiles thrown away per capita etc. In the second chapter, attention is paid to the needs of textile waste management, as well as possible ways to recycle textile waste. Author reaches the conclusion that more responsible textile waste management helps to achieve many goals in a short time. This includes avoidance of the pollutants, reduction of recyclable waste, prevention of landfilling the textile waste and efficient use of textile in secondary production. Reviewing all possible ways of recycling textile waste, including mechanical, chemical, and thermal recycling, the author concludes that pyrolysis is one of the best and promising textile recycling technology. In the third chapter, the author describes in detail the process of pyrolysis, and in chapter four, reviews the pyrolysis of the textile waste themselves. The author has studied many articles and researches about the pyrolysis of textile waste, and also described the improvement of this process by adding catalysts. Catalysts complement the performance and efficiency of the thermal pyrolysis process and enable the production of higher quality and more efficient liquid petroleum products than thermal pyrolysis. Several types of catalysts are used in the catalytic pyrolysis of textile waste. For example, metal catalysts can be used to accelerate the pyrolysis reaction. The results of the research showed that although pyrolysis could be one of the best technologies for more efficient and environmentally friendly recycling of textile waste, there are still problems and questions. Certainly, further research on the pyrolysis process of textile waste should be conducted to raise awareness. Until now, not many studies have been conducted on this topic, and many of them were done some time ago, so a lot could already change. Which catalyst is best for the pyrolysis of a particular textile waste may depend on its composition and properties and requires more comprehensive study. It can give a more detailed overview of the catalysts used in pyrolysis and the process itself. More attention should be definitely paid to the composition of the recycled textile material. Most current studies have used the same type of textile waste, but textiles are mainly composed of natural and synthetic fibers. Considering that in practice the pyrolysis process can be applied to textile waste with a more complex composition, the investigation on the pyrolysis of different compositions of textile waste can be an important future research. Compared to incineration of textile waste, pyrolysis has significant advantages. The main factor is that all combustion products do not enter the environment, nature is not polluted and people's health is not harmed. Currently, environmental problems and their impact on human health are very acute, which means that any suitable solutions will help improve people's quality of life and help prevent or reduce global problems. The heterogeneity and complexity of textile waste makes recycling an economically challenging task. Despite these challenges, pyrolysis is an effective option for disposal of textile waste, subject to continuous research and development. So far, problems related to the pyrolysis process of textile waste and recommendations for future pyrolysis research are discussed.