W Polsce każdego roku wytwarzane jest ponad 140 mln Mg odpadów. Ponad 2% tych odpadów stanowią tekstylia. Ilość odpadowych, czystych materiałów tekstylnych stale rośnie. Jest to spowodowane stale zwiększającym się importem używanej odzieży z Europy Zachodniej, Azji oraz Bliskiego Wschodu. Powiększanie się rynku materiałów tekstylnych skutkuje poszukiwaniem nowych me tod zagospodarowania odpadów tekstylnych. Materiały te mogą być przetworzone na drodze termicznej. Najczęściej wykorzystuje się proces pirolizy, gdzie w atmosferze pozbawionej tlenu dochodzi do rozkładu materiału na produkty ciekłe, stałe oraz gazowe. Zaletą przeróbki termicznej w atmosferze beztlenowej jest otrzymanie dużych ilości produktów ciekłych oraz uwęglonych produktów stałych w postaci karbonizatu. Badania pirolizy odpadowych materiałów polimerowych wykazują, że można z nich otrzymać karbonizaty, które mogą stanowić prekursory adsorbentów węglowych.
Obecnie w materiałach tekstylnych, ze względu na ich specyficzne właściwości, częs to wykorzystywane są organiczne włókna syntetyczne, zarówno samodzielnie, jak i w mieszankach z włóknami naturalnymi. Podstawowe grupy włókien syntetycznych to: włókna poliestrowe (m.in. elana, torlen czy diolen), poliamidowe (m.in. nylon, stilon czy polana), poliakrylonitrylowe (m.in. anilana), i włókna poliuretanowe (m.in. lycra, elastan i dorlastan). Znaczny i wciąż rosnący udział polimerów syntetycznych w wielu dziedzinach życia przyczynia się do wzrostu ich udziału w odpadach, również odpadach tekstylnych.
W Instytucie Chemicznej Przeróbki Węgla prowadzono badania nad możliwością zas tosowania procesu pirolizy dla termochemicznej konwersji odpadów tekstylnych zawierających włókna syntetyczne w kierunku uzyskania prekursorów adsorbentów węglowych. Przedmiotem badań były odpady tekstylne z przemysłowej krajowej sor towni odzieży używanej, pochodzące z krajów Unii Europejskiej. Surowiec, po rozdrobnieniu w młynie typu shredder do postaci ścinek tekstylnych, zawierał tkaniny wykonane z włókien syntetycznych, w tym głównie włókien poliestrowych. Ścinki te były materiałem odpadowym, niemożliwym do zagospodarowania, np. jako czyściwo przemysłowe. Prace badawcze obejmowały przebieg rozkładu termicznego odpadów tekstylnych w warunkach pirolizy oraz testy aktywacji uzyskanego karbonizatu.
Do badań wykorzystano stanowisko do badań pirolizy w złożu stałym znajdujące się w Instytucie Chemicznej Przeróbki Węgla. Fo tografię stanowiska badawczego oraz schemat instalacji przedstawiono na grafikach.
Wyniki przeprowadzonych badań wykazały, że optymalną temperaturą procesu pirolizy badanych odpadów jest 600oC, ze względu na wielkość uzysku i s topień odgazowania karbonizatu.
Materiał ten może stanowić potencjalny prekursor przy produkcji adsorbentów węglowych, co postanowiono zweryfikować poprzez przeprowadzenie testów jego aktywacji ditlenkiem węgla oraz parą wodną. Aktywację prowadzono w temperaturze 900°C przez 2 godziny. Proces aktywacji, zarówno parą wodną jak i CO2, pozwolił na otrzymanie produktu o bardzo rozwiniętej powierzchni. W procesie aktywacji ditlenkiem węgla otrzymano aktywat o powierzchni BET równej 487,31 m2/g, a w procesie aktywacji parą wodną aktywat o powierzchni BET dwukrotnie większej (973,59 m2/g). Stwierdzono, że po poddaniu karbonizatu następczej aktywacji można uzyskać produkty o cechach zbliżonych do grupy handlowych pylistych węgli aktywnych.
Termicznemu przetwarzaniu materiałów tekstylnych powinny być jednak poddawane jedynie materiały syntetyczne, gdyż wykorzystanie materiałów bawełnianych, wełnianych, skórzanych i innych pochodzenia naturalnego skutkuje powstawaniem dużej ilości wody pirogenetycznej, która utrudnia dalsze wykorzystanie frakcji ciekłych powstających w trakcie pirolizy.
Au torzy: Ryszard Wasielewski, Martyna Nowak
Zakład Ochrony Powietrza
kontakt: mnowak@itpe.pl