Zpracování rašeliny pomocí termické depolymerizace

25.04.2018

Společnost ENRESS ve svých laboratořích v Dubenci u Příbrami a v Havlíčkově Brodě provedla na konci minulého roku pro čínského obchodního partnera testovací kampaň s běloruskou rašelinou s cílem maximální výtěžnosti oleje při termické depolymerizaci. Praktické testy ukázaly, že termická depolymerizace je vhodná k získání kvalitního bio oleje z rašeliny.

Řešení problematiky a ověření možností zpracování rašeliny na bio olej

Elementární rozbor

Na základě zadání zadavatele byl proveden základní vstupní radiační test vzorků rašeliny neznámého původu, dodané zadavatelem z Číny ve čtyřech neprodyšných vacích s celkovou hmotností 100 kg. Vzhledem k negativnímu výsledku radiačního testu byl následně proveden elementární rozbor vzorků rašeliny před termickým rozkladem, dále pak samotný  termický rozklad rašeliny a nakonec rozbor získaných výstupních frakcí po termickém rozkladu.

Radiační test vzorků rašeliny

V prosinci loňského roku byl proveden vstupní test vzorků rašeliny, které byly odebrány z jednotlivých dodaných vaků. Test byl proveden kalibrovaným měřícím detektorem RDS-200 s negativním výsledkem. Naměřená hodnota radiačního záření byla 0,12 a 0,14 µSv/hod. Tato hodnota je bezpečně pod hranicí škodlivosti.

Pro příklad uvádíme přírodní radiační pozadí:

Česká republika 2,5 až 3 mSv/rok

Indie 17 mSv/rok

Brazílie 175 mSv/rok

Určení fyzikálně-chemických vlastností vzorků rašeliny (výsledky jsou určeny ze 100 % sušiny /TS/)

Základní fyzikální vlastnosti

  • Sypná hmotnost                                177 kg/1 000 litrů
  • Průměrná vlhkost                              45,3 %
  • Hodnota pH                                       6,28
  • Granulometrie                                    5 mm vlákna ø 1,2 mm

 Elementární rozbor

  •  Sacharidická část 
    • celulóza                                     42 %
    • hemicelulóza                             28 %
  • Aromatická část
    • lignin                                          19 %
    • popel                                         1,23 %
  • Doprovodné složky                           10,77 %
    • fenolické látky
    • terpena a terpenoidy
    • acyklické kyseliny
    • alkoholy
    • bílkoviny

Chemický rozbor:

  •            C (carbon)                              49,6 %
  •            H (hydrogen)                            6,3 %
  •            O (oxygen)                              42,3 %
  •            N (nitrogen)                               0,8 %
  •            zbytek (residuum)                      1,0 %

Termické testy vzorků rašeliny

 

Na základě našeho plánu analýz jsme v druhé části provedli několik testů tepelného rozkladu vzorků rašeliny na naší laboratorní jednotce termického rozkladu LP5, abychom zjistili optimální teplotu a dobu zdržení pro maximální výtěžnost oleje.

Vzhledem k vysokému obsahu vlhkosti ve vzorcích rašeliny, více než 40%, jsme nejdříve provedli sušení přirozeným odpařováním, kde jsme dosáhli obsahu vlhkosti asi 28%. Následně před provedením vlastního testu tepelného rozkladu byly připravené vzorky sušeny v laboratorní sušičce s horkým vzduchem do vlhkosti 10%.

Předsušené vzorky rašeliny byly postupně rozloženy ve třech nezávislých testech termického rozkladu v malé laboratorní jednotce LP5 s následující mbilancemi získaných procesních produktů:

1. Tepelný rozklad při 400 ° C

a. Pyrolytický uhlík (pevný zbytek)           17,31 %

b. Pyrolytický olej                                     44,23 %

c. Pyrolýzní plyn                                       38,46 %

 

2. Tepelný rozklad při 420 ° C

a. Pyrolytický uhlík (pevný zbytek)          14,06 %

b. Pyrolytický olej                                     47,92 %

c. Pyrolýzní plyn                                       38,02 %

 

3. Tepelný rozklad při 440 ° C

a. Pyrolytický uhlík (pevný zbytek)           12,98 %

b. Pyrolytický olej                                     44,21 %

c. Pyrolýzní plyn                                       42,81 %

Zjištěné optimálních parametry byly použity pro závěrečný validační test na naší průmyslové jednotce termického rozkladu za účelem ověření výsledků optimalizace procesu termické depolymerizace a získání maximálního výtěžku vysoce kvalitního oleje. Všechny provedené testy byly nastaveny s dobou zdržení materiálu 50 minut při dané teplotě. Pro maximální výtěžnost procesního oleje byla stanovena teplota 420 °.

Optimální provozní parametry z předchozích testů s teplotou procesu 420 ° C a 45 minutami zdržení materiálu byly nastaveny při provedení testu s 50 kg rašeliny na průmyslové jednotce termické depolymerizace PYROMATIC P50.

PYROMATIC P50

Po ověřovacím testu na průmyslové jednotceho termické depolymerizace jsme finalizovali materiálovou bilanci s následujícím výsledkem:

 

Pyrolytický uhlík (pevný zbytek)                  14,29 %

Pyrolytický olej                                             47,61 %

Pyrolýzní plyn                                              38,10 %

 

Pyrolýzní plyn ani pyrolýzní uhlík nebyly pro zákazníka analyzovány.

Výsledky kvality oleje byly dále vyhodnocovány a porovnány s požadavky ropných procesorů pro farmaceutické nebo kosmetické účely.

 

Vyhodnocení oleje z termické depolymerizace rašeliny

Vzorek získaného procesného oleje byl následně předán akreditované laboratoři MND Hodonín, Česká republika pro analýzy potřebné k objektivnímu určení jeho kvality.

Závěr

Z výsledků provedených analýz, které jsou uvedeny v protokolu akreditované laboratoře MND Hodonín, a rovněž z dostupných údajů o požadovaných základních parametrech olejů používaných ve farmacii je zřejmé, že pyrolýzní olej získaný při termické depolymerizaci rašeliny je svými vlastnostmi vhodný jako farmaceutický olej. V současné době nadále pokračujeme v testování rašeliny metodou vysokorychlostního mletí, kde předpokládáme úbytek vlhkosti na hodnotu cca 8 % a velmi jemnou granulometrii.

Ing. Libor Baraňák Ph.D., ENRESS s.r.o Praha,

doc. RNDr. Miloslav Bačiak Ph.D., ENRESS s.r.o Praha,

Jaroslav Pátek, ENRESS s.r.o Praha