Catalytic upgrading of plastic waste pyrolysis derived products

Abstract

Plastic waste is a major environmental challenge, and many plastic streams cannot be efficiently recycled using conventional methods. Pyrolysis offers an alternative by converting plastic waste into liquid and gaseous products that can be further transformed into valuable chemicals and fuels.This PhD research investigated catalytic methods to upgrade these pyrolysis products. For the liquid stream, hydrodechlorination was used to remove chlorine from PVC-derived pyrolysis oil, making it more suitable for further processing. For the gaseous stream, light olefins were converted through two different catalytic routes: cross-metathesis to produce propylene, an important chemical building block, and oligomerization to produce larger hydrocarbons in the gasoline and jet-fuel ranges.Overall, this research demonstrates how catalytic upgrading can improve the quality and value of plastic waste pyrolysis products and contribute to more efficient chemical recycling.

Τα πλαστικά απόβλητα αποτελούν μία από τις σημαντικότερες περιβαλλοντικές προκλήσεις, καθώς πολλά είδη πλαστικών δεν μπορούν να ανακυκλωθούν αποτελεσματικά με συμβατικές μεθόδους. Η πυρόλυση προσφέρει μια εναλλακτική λύση, μετατρέποντας τα πλαστικά απόβλητα σε υγρά και αέρια προϊόντα, τα οποία μπορούν στη συνέχεια να αξιοποιηθούν για την παραγωγή χημικών προϊόντων και καυσίμων υψηλής προστιθέμενης αξίας.Η παρούσα διδακτορική έρευνα επικεντρώθηκε στη διερεύνηση καταλυτικών μεθόδων για την αναβάθμιση των προϊόντων πυρόλυσης πλαστικών αποβλήτων. Όσον αφορά το υγρό κλάσμα, εφαρμόστηκε η μέθοδος της καταλυτικής υδροαποχλωρίωσης για την απομάκρυνση του χλωρίου από το έλαιο πυρόλυσης πολυβινυλοχλωριδίου (PVC), καθιστώντας το καταλληλότερο για περαιτέρω επεξεργασία. Για το αέριο κλάσμα, οι ελαφρές ολεφίνες μετατράπηκαν μέσω δύο διαφορετικών καταλυτικών διεργασιών: της διασταυρούμενης μετάθεσης ολεφινών για την παραγωγή προπυλενίου, μιας σημαντικής πρώτης ύλης για τη χημική βιομηχανία, και του ολιγομερισμού για την παραγωγή υδρογονανθράκων μεγαλύτερου μοριακού βάρους, στην περιοχή βρασμού της βενζίνης και των αεροπορικών καυσίμων.Συνολικά, η έρευνα αυτή αναδεικνύει τον τρόπο με τον οποίο η καταλυτική αναβάθμιση μπορεί να βελτιώσει την ποιότητα και την αξία των προϊόντων πυρόλυσης πλαστικών αποβλήτων, συμβάλλοντας στην ανάπτυξη αποτελεσματικότερων διεργασιών χημικής ανακύκλωσης.

Kunststofafval vormt een grote uitdaging voor het milieu, en veel soorten kunststofafval kunnen niet efficiënt worden gerecycled met conventionele methoden. Pyrolyse biedt een alternatief door kunststofafval om te zetten in vloeibare en gasvormige producten die vervolgens verder kunnen worden verwerkt tot waardevolle chemicaliën en brandstoffen. In dit doctoraatsonderzoek werden katalytische methoden onderzocht om deze pyrolyseproducten op te waarderen. Voor de vloeibare fractie werd hydrodechlorering toegepast om chloor te verwijderen uit pyrolyseolie afkomstig van PVC, waardoor deze geschikter wordt voor verdere verwerking. Voor de gasvormige fractie werden lichte olefinen via twee verschillende katalytische routes omgezet: kruismetathese voor de productie van propyleen, een belangrijke bouwsteen voor de chemische industrie, en oligomerisatie voor de productie van grotere koolwaterstoffen binnen het kooktraject van benzine en vliegtuigbrandstof. Dit onderzoek toont aan hoe katalytische opwaardering de kwaliteit en waarde van pyrolyseproducten uit kunststofafval kan verbeteren en kan bijdragen aan een efficiëntere chemische recycling.