Yüksek Yoğunluklu Polietilen ve Polipropilen Plastik Atıkların Demir Oksit Esaslı Katalitik Pirolizinde Katalizör Etkinliğinin Araştırılması: Kinetik ve Termodinamik Analiz
Öz
Plastik atıkların kimyasal geri dönüşümünde, farklı fizikokimyasal etkinliğe sahip geçiş metalleri esaslı (Fe, Co, Mo, Ni, vs.) birçok katalizör kullanılmaktadır. Bu metal içerikli katalizörler, suda çözünürlüğü yüksek olan metal tuzlarının (nitratlar gibi) SiO2, Al2O3, gibi asidik ve çoğunlukla küresel (1-3 mm) destek maddelerine emdirilmesi ile hazırlanırlar. Bu katalizörler, inert atmosferde polietilen(ler), polipropilen, polistiren, polivinil klorür, polietilen tereftalat gibi birçok termoplastik polimerin katalitik pirolizinde kullanılmaktadır. Bu çalışmada, emdirme yöntemi uygulanarak, 1-3 mm çapında küresel yapıda olan SiO2 destekli Fe2O3 esaslı katalizörler hazırlanmıştır. Yüksek Yoğunluklu Polietilen (YYPE) ve Polipropilen (PP) plastiklerden üretilen, tek kullanımlık atık plastik enjektörlerin katalitik pirolizi ile kimyasal ürünlere dönüştürülebilirliği araştırılmıştır. Gerek PP gerekse YYPE plastik atıkların her ikisinin de toplam ürün dönüşümleri (a), sıcaklığa bağımlı olarak farklı oranlarda artış göstermiştir. PP plastik atıkların katalitik pirolizinde, aktivasyon enerjisi 133.81 kJ/mol, YYPE plastik atıkların katalitik pirolizinde ise 171.98 kJ/mol olarak hesaplanmıştır. Bu sonuç, YYPE plastik atıkların piroliz koşullarının PP’e göre daha fazla endotermik olduğunu ve dolayısıyla daha fazla enerji gereksinimi olduğunu göstermektedir. Bu durum termodinamik büyüklüklerde de benzer sonuçlar göstermiş ve endotermik tepkime olan plastik atık pirolizinde entalpi değerleri bütün sıcaklıklarda pozitif çıkmıştır. Katalizör kullanımı ile her iki atık plastik için de entalpi değerlerinde kayda değer düşüşlerin olduğu görülmüştür. Hesaplanan entropi ve serbest enerji değerlerine göre bu tepkimelerin istemli olmadığı değerlendirilmiştir.
Anahtar Kelimeler
Kaynakça
- [1] W. U. Eze, R. Umunakwe, H. C. Obasi, M. I. Ugbaja, C. C. Uche, I.C. Madufor, “Plastics waste management: A review of pyrolysis technology”, Clean Technologies and Recycling”, 2021, Volume 1, Issue 1: 50-69. DOI: 10.3934/ctr.2021003.
- [2] S. D. A. Sharuddin, , F. Abnisa, , W. M. A. W. Daud, , M, K. Aroua, “Pyrolysis of plastic waste for liquid fuel production as prospective energy resource”, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, Volume 334 (1): 13 – Mar 1, (2018). DOI:10.1088/1757-899X/334/1/012001.
- [3] S. D. A. Sharuddin, F. Abnisa, W. M. A. Wan Daud, M. K. Aroua, “A review on pyrolysis of plastic wastes”, Energy Conversion and Management, 115, (2016), 308–326. http://dx.doi.org/10.1016/j.enconman.2016.02.037
- [4] F. Sembiring, C. W. Purnomo, S. Purwono, “Catalytic pyrolysis of waste plastic mixture”, IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 316, (2018) 012020. DOI:10.1088/1757-899X/316/1/012020.
- [5] A. Koç ve A. Y. Bilgesu, , “Catalytic and thermal oxidative pyrolysis of AYPE in a continuous reactor system”, Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 78, (2007), 7–13. DOI:10.1016/j.jaap.2006.03.008.
- [6] M. Rasul Jan, S. Jasmin, G. Hussain, “Catalytic degradation of waste high-density polyethylene into fuel products using BaCO3 as a catalyst”, Fuel Processing Technology, 91 (2010), 1428-1437. DOI:10.1016/j.fuproc.2010.05.017.
- [7] M. Chika, A. J. Onwudili, P. T. Williams, “Thermal Degradation of Real-World Waste Plastics and Simulated Mixed Plastics in a Two-Stage Pyrolysis−Catalysis Reactor for Fuel Production”, Energy Research Institute, Faculty of Engineering, University of Leeds, Leeds LS2 9JT, U.K. Energy and Fuels, 2015. https://doi.org/10.1021/ef502749h.
- [8] W. Kaminsky, “Chemical recycling of plastics by fluidized bed pyrolysis”, Fuel Communications, Volume 8, (2021). DOI:10.1016/j.jfueco.2021.100023.
Ayrıntılar
Birincil Dil
Türkçe
Konular
Çevresel ve Sürdürülebilir Süreçler, Petrokimya
Bölüm
Araştırma Makalesi
Yazarlar
Adil Koç
*
0000-0001-5254-7401
Türkiye
Erken Görünüm Tarihi
23 Mart 2026
Yayımlanma Tarihi
23 Mart 2026
Gönderilme Tarihi
18 Temmuz 2024
Kabul Tarihi
25 Mart 2025
Yayımlandığı Sayı
Yıl 2026 Cilt: 14 Sayı: 1
