إزالة البلمرة الحرارية

يمكن معالجة العديد من المخلفات الزراعية والحيوانية، ولكنها غالبًا ما تُستخدم بالفعل كأسمدة وأعلاف حيوانية، وفي بعض الحالات، كمواد خام لمصانع الورق أو كوقود منخفض الجودة للمراجل . يمكن للتحلل الحراري تحويل هذه المخلفات إلى مواد ذات قيمة اقتصادية أعلى. وقد طُوّرت العديد من تقنيات تحويل الكتلة الحيوية إلى سوائل . تحتوي المواد الكيميائية الحيوية عمومًا على ذرات أكسجين، والتي تبقى أثناء التحلل الحراري، مما ينتج عنه منتجات سائلة غنية بالفينولات والفيورانات . ^{[ 4 ]} يمكن اعتبار هذه المنتجات مؤكسدة جزئيًا ، وتُستخدم كوقود منخفض الجودة. تعمل تقنيات التسييل الحراري المائي على تجفيف الكتلة الحيوية أثناء المعالجة الحرارية لإنتاج تيار منتج أغنى بالطاقة. ^{[ 5 ]} وبالمثل، ينتج عن التغويز الهيدروجين، وهو وقود عالي الطاقة.

تتكون النفايات البلاستيكية في الغالب من أنواع البلاستيك الشائعة ، ويمكن فرزها بنشاط من النفايات البلدية . يمكن أن ينتج عن التحلل الحراري للبلاستيك المختلط مزيج واسع من المنتجات الكيميائية (يتراوح عدد ذرات الكربون فيها بين 1 و15 ذرة تقريبًا)، بما في ذلك الغازات والسوائل العطرية. ^{[ 6 ]} يمكن للمحفزات أن تُنتج منتجًا أكثر تحديدًا وأعلى قيمة. ^{[ 7 ]} وبالمثل، يمكن استخدام التكسير الهيدروجيني لإنتاج غاز البترول المسال . قد يُشكل وجود البولي فينيل كلوريد (PVC) مشكلة، حيث يُنتج تحلله الحراري كميات كبيرة من حمض الهيدروكلوريك (HCl) ، الذي يُمكن أن يُسبب تآكل المعدات ويُؤدي إلى كلورة غير مرغوب فيها للمنتجات. يجب إما استبعاده أو تعويضه من خلال تركيب تقنيات إزالة الكلور. ^{[ 8 ]} يُمثل البولي إيثيلين والبولي بروبيلين أقل بقليل من نصف الإنتاج العالمي للبلاستيك، ونظرًا لكونهما هيدروكربونات نقية ، فإنهما يتمتعان بإمكانية عالية للتحويل إلى وقود. ^{[ 9 ]} لطالما واجهت تقنيات تحويل البلاستيك إلى وقود صعوبات في تحقيق الجدوى الاقتصادية نظرًا لتكاليف جمع البلاستيك وفرزه، وانخفاض قيمة الوقود المُنتَج نسبيًا. ^{[ 9 ]} يُنظر إلى المحطات الكبيرة على أنها أكثر اقتصادية من المحطات الصغيرة، ^{[ 10 ] [ 11 ]} ولكنها تتطلب استثمارات أكبر لإنشائها.

مع ذلك، قد تُسفر هذه الطريقة عن انخفاض طفيف في صافي انبعاثات غازات الاحتباس الحراري ، ^{[ 12 ]} على الرغم من أن دراسات أخرى تُخالف هذا الرأي. فعلى سبيل المثال، تُظهر دراسة أجرتها شركة رينولدز عام 2020 حول برنامجها "Hefty EnergyBag" صافي انبعاثات غازات الاحتباس الحراري. وأظهرت الدراسة أنه عند حساب جميع تكاليف الطاقة من المهد إلى اللحد، كان الحرق في فرن الإسمنت أفضل بكثير. فقد سجل وقود فرن الإسمنت انخفاضًا قدره 61.1  كجم من مكافئ _ثاني أكسيد الكربون مقارنةً بـ 905 كجم من مكافئ _ثاني أكسيد الكربون . كما كان أداؤه أسوأ بكثير من حيث تقليل النفايات في مكبات القمامة مقارنةً بوقود الفرن. ^{[ 13 ]} وقد أكدت دراسات أخرى أن برامج تحويل البلاستيك إلى وقود عن طريق التحلل الحراري تستهلك طاقة أكبر أيضًا. ^{[ 14 ] [ 15 ]} 

يُعدّ التحلل الحراري للإطارات خيارًا آخر لإدارة نفاياتها . يحتوي الزيت المُستخلص من هذه العملية على نسبة عالية من الكبريت، مما يجعله مُلوِّثًا محتملاً، ويتطلب إزالة الكبريت بالهيدروجين قبل استخدامه. ^{[ 16 ] [ 17 ]} يواجه هذا المجال عقبات تشريعية واقتصادية وتسويقية. ^{[ 18 ]} في معظم الحالات، تُحرق الإطارات ببساطة كوقود مُشتق منها .

يمكن أن تشمل المعالجة الحرارية للنفايات البلدية إزالة البلمرة لمجموعة واسعة جدًا من المركبات، بما في ذلك البلاستيك والكتلة الحيوية. وتشمل التقنيات المتاحة الحرق البسيط، بالإضافة إلى التحلل الحراري، والتغويز ، والتغويز بالبلازما . وتستطيع جميع هذه التقنيات التعامل مع المواد الأولية المختلطة والملوثة. وتتمثل الميزة الرئيسية في تقليل حجم النفايات، لا سيما في المناطق ذات الكثافة السكانية العالية التي تفتقر إلى مواقع مناسبة لإنشاء مدافن نفايات جديدة . وفي العديد من البلدان، لا يزال الحرق مع استعادة الطاقة هو الطريقة الأكثر شيوعًا، حيث تعيق العقبات التقنية والتكاليف العالية استخدام التقنيات الأكثر تقدمًا. ^{[ 19 ] [ 20 ]}

تحوّل المصافي الحيوية المخلفات الزراعية والحيوانية منخفضة القيمة إلى مواد كيميائية مفيدة. ويُمارس الإنتاج الصناعي للفورفورال عن طريق المعالجة الحرارية المحفزة حمضياً للهيميسليلوز منذ أكثر من قرن. وقد خضع اللجنين لبحوث مكثفة لإمكانية إنتاج مركبات BTX وغيرها من المركبات العطرية، ^{[ 21 ]} على الرغم من أن هذه العمليات لم تُسوّق تجارياً بنجاح مستدام حتى الآن. ^{[ 22 ]}

تخضع بعض البوليمرات ، مثل PTFE والنايلون 6 والبوليسترين و PMMA [ ^{23 ] ،} لعملية إزالة البلمرة لتُنتج مونومراتها الأولية . ويمكن تحويل هذه المونومرات إلى بلاستيك جديد، وهي عملية تُعرف بإعادة التدوير الكيميائي أو إعادة تدوير المواد الأولية. ^{[ 24 ] [ 25 ] [ 26 ]} نظريًا، تُتيح هذه العملية إمكانية إعادة التدوير بلا حدود، ولكنها أيضًا أكثر تكلفة وتُنتج بصمة كربونية أكبر من أشكال إعادة تدوير البلاستيك الأخرى؛ ومع ذلك، عمليًا، لا تزال تُنتج منتجًا أقل جودة بتكاليف طاقة أعلى من إنتاج البوليمر الخام في الواقع العملي بسبب التلوث.