La pirólisis de neumáticos es la transformación térmica de materiales a altas temperaturas en una atmósfera inerte. La pirólisis de neumáticos se puede lograr a través de rutas térmicas o catalíticas. La pirólisis es conocida por su alta temperatura de operación, tiempo de reacción y baja calidad del aceite. Para superar las dificultades asociadas con la pirólisis, se ha desarrollado la pirólisis catalítica de neumáticos usados utilizando catalizadores. De hecho, entre el 60% y el 80% de los neumáticos usados se pueden convertir en aceite de pirólisis, que es muy similar al diésel, mediante pirólisis catalítica. Como resultado, el aceite de pirólisis producido es de mayor calidad y puede producir compuestos útiles que se pueden utilizar como materias primas para procesos químicos y aplicaciones relacionadas con la energía, como generación de energía, combustibles para el transporte y fuentes de calor.
Parámetros que afectan el rendimiento de los productos de pirólisis de neumáticos
La distribución de los productos de pirólisis en las fases gaseosa, líquida y sólida y sus propiedades físicas y químicas se ven afectadas principalmente por la temperatura. Otras variables importantes son:
- Velocidad de calentamiento,
- Tamaño de partícula,
- Composición de la materia prima,
- Tiempo de pirólisis,
- Tiempo de residencia del neumático,
- Caudal de gas portador y tiempo de residencia de volátiles.
- Presión atmosférica y
- Tipo de neumático (incluida la presencia de vapor en el gas portador)
- Presencia de catalizador.
Analizaremos en detalle la temperatura y los parámetros del catalizador, ya que estos juegan un papel muy importante en el proceso de pirólisis de los neumáticos.
Temperatura de pirólisis de los neumáticos
Para pirolizar los neumáticos, la temperatura de pirólisis debe ser lo suficientemente alta; sin embargo, las temperaturas más altas y el mayor tiempo de residencia del gas en la zona caliente del reactor harán que el aceite se volatilice en gas. Por lo tanto, existe una temperatura óptima para maximizar la producción de petróleo. Dado que el petróleo es el producto más valioso, el objetivo suele ser maximizar la producción de petróleo.
Los estudios han demostrado que el rango de temperatura óptimo para la producción de aceite de pirólisis de neumáticos es de 425 grados a 720 grados, con rendimientos máximos que varían de 38% a 60%. Las variaciones en la velocidad de calentamiento, el tiempo de residencia del gas, el tipo de reactor, la tasa de flujo másico de neumáticos y el tamaño de las partículas de los neumáticos pueden ser la causa de variaciones significativas en la temperatura ideal y el rendimiento máximo. Estas variables secundarias pueden afectar especialmente las reacciones secundarias que convierten los productos químicos líquidos en gas o los compuestos sólidos en gas.
Catalizadores utilizados en la pirólisis de neumáticos
Los catalizadores pueden aumentar la tasa de pirólisis, la calidad del aceite, el rendimiento del aceite y el rendimiento de productos químicos como los hidrocarburos aromáticos utilizados en la síntesis química. Dung et al. (2009) utilizaron ITQ-21 e ITQ-24 como aditivos para zeolitas HMOR comerciales para pirolizar catalíticamente neumáticos de desecho con el fin de mejorar la tasa de pirólisis y la calidad del aceite. Demostraron cómo la relación entre el catalizador y el neumático afectaba la capacidad del aceite de pirólisis para producir gasolina, queroseno y asfalteno.
Kar (2011) calentó perlita expandida (una roca volcánica compuesta principalmente de sílice y alúmina) a 850–1000 grados para formar un soporte de catalizador poroso. Luego se agregaron metales al soporte para que actuaran como catalizadores. La relación de perlita a neumático de desecho fue de 0,10. El rendimiento de aceite aumentó de 60,0 a 65,1 por ciento en peso. El valor calorífico, la densidad, la viscosidad y la composición elemental del combustible producido fueron comparables a los combustibles de petróleo estándar. Ates et al. (2005) utilizaron 10% de alúmina activada y aumentaron el rendimiento de aceite y el contenido aromático del aceite. Williams y Brindle (2003) utilizaron catalizadores de zeolita Y (CBV-400 y CBV-780) y zeolita ZSM-5 para aumentar la concentración de aromáticos, naftaleno y naftaleno alquilado.
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