Tato bakalářská práce je zaměřena na zhodnocení účinnosti vybraných katalyzátorů při destilační úpravě kapalné pyrolýzní frakce (pyrolýzního oleje) z termické úpravy odpadních směsných plastů. Práce je součástí kolektivního výzkumu ve spolupráci se soukromým sektorem, který zkoumá hodnotový řetězec produktů termického rozkladu a vývoj metody na jejich certifikaci. V rámci experimentální části bylo provedeno celkem 13 destilací, při kterých buďto nebyl použit katalyzátor (3×), byl použit jeden z vybraných katalyzátorů: Al2O3 (4×), Fe(OH)3 (3×) nebo ZSM-5 (2×), či byla použita jejich směs (1×). Z destilací bylo odebráno sedm určených hlavních frakci v rozmezí 130 - 300 °C, které byly následně analyzovány. Výsledky poukázaly na lehkou efektivitu použitých katalyzátorů zejména v lehčích frakcích do 220 °C, kde s velkou pravděpodobností došlo ke štěpení delších řetězců a zvýšení objemu destilátu. Tento efekt byl nejvíce pozorován u katalyzátoru Al2O3 na jehož účinky neměla aktivace teplem vliv. Další pozitivní účinky katalyzátoru poskytly i katalyzátory Fe(OH)3 a ZSM-5 ale pouze po jejich tepelné aktivaci.
Anotace v angličtině
This bachelor thesis is focused on the evaluation of the efficiency of selected catalysts in the distillation treatment of liquid pyrolysis fraction (pyrolysis oil) from the thermal treatment of waste-mixed plastics. This work is a part of the collective research of the private sector. A total of 13 distillations were carried out in this work, in which either no catalyst was used (3×), one of the selected catalysts (Al2O3 (4×), Fe(OH)3 (3×) or ZSM-5 (2×)) was applied, and a mixture of them (1×). Seven designated major fractions were taken from the distillations between 130 and 300 °C and subsequently analysed. The results indicated that the applications of catalysts were slightly effective, especially in the lighter fractions up to 220 °C, where longer chains were more likely to be cleaved and the volume of the distillate increased. This effect was mostly observed for the Al2O3 catalyst, whose effects were not affected by heat activation. Fe(OH)3 and ZSM-5 catalysts also provided positive catalyst effects, but only after their thermal activation.
Pyrolysis; plastic waste; catalyst; circular economy; green chemicals
Rozsah průvodní práce
105 s. (138 326 znaků)
Jazyk
CZ
Anotace
Tato bakalářská práce je zaměřena na zhodnocení účinnosti vybraných katalyzátorů při destilační úpravě kapalné pyrolýzní frakce (pyrolýzního oleje) z termické úpravy odpadních směsných plastů. Práce je součástí kolektivního výzkumu ve spolupráci se soukromým sektorem, který zkoumá hodnotový řetězec produktů termického rozkladu a vývoj metody na jejich certifikaci. V rámci experimentální části bylo provedeno celkem 13 destilací, při kterých buďto nebyl použit katalyzátor (3×), byl použit jeden z vybraných katalyzátorů: Al2O3 (4×), Fe(OH)3 (3×) nebo ZSM-5 (2×), či byla použita jejich směs (1×). Z destilací bylo odebráno sedm určených hlavních frakci v rozmezí 130 - 300 °C, které byly následně analyzovány. Výsledky poukázaly na lehkou efektivitu použitých katalyzátorů zejména v lehčích frakcích do 220 °C, kde s velkou pravděpodobností došlo ke štěpení delších řetězců a zvýšení objemu destilátu. Tento efekt byl nejvíce pozorován u katalyzátoru Al2O3 na jehož účinky neměla aktivace teplem vliv. Další pozitivní účinky katalyzátoru poskytly i katalyzátory Fe(OH)3 a ZSM-5 ale pouze po jejich tepelné aktivaci.
Anotace v angličtině
This bachelor thesis is focused on the evaluation of the efficiency of selected catalysts in the distillation treatment of liquid pyrolysis fraction (pyrolysis oil) from the thermal treatment of waste-mixed plastics. This work is a part of the collective research of the private sector. A total of 13 distillations were carried out in this work, in which either no catalyst was used (3×), one of the selected catalysts (Al2O3 (4×), Fe(OH)3 (3×) or ZSM-5 (2×)) was applied, and a mixture of them (1×). Seven designated major fractions were taken from the distillations between 130 and 300 °C and subsequently analysed. The results indicated that the applications of catalysts were slightly effective, especially in the lighter fractions up to 220 °C, where longer chains were more likely to be cleaved and the volume of the distillate increased. This effect was mostly observed for the Al2O3 catalyst, whose effects were not affected by heat activation. Fe(OH)3 and ZSM-5 catalysts also provided positive catalyst effects, but only after their thermal activation.
Pyrolysis; plastic waste; catalyst; circular economy; green chemicals
Zásady pro vypracování
Bakalářská práce je zaměřena na zhodnocení možnosti uplatnění vybraných katalyzátorů v rámci procesu chemické recyklace odpadních plastů. Primárním úkolem bude zpracování odborné literatury tematicky zaměřené na studium a využití katalytických reakcí při konverzi plastů na ?zelené? chemikálie a na základě vyhodnocení literární rešerše navrhnout vhodné katalyzátory. Experimentální část práce bude zaměřena na samotnou aplikaci vybraných katalyzátorů při destilaci připraveného oleje z pyrolýzy směsných plastů (LDPE, PS, PET?. ) a následnou identifikaci výstupních frakcí metodou GC-MS. Po identifikaci majoritních látek bude posouzena vhodnost použití jednotlivých katalyzátorů za účelem zvýšení podílu cenných chemikálií v jednotlivých frakcích. Ve finální části práce bude vyhodnocena účinnost a efektivita aplikace navrhované katalytické destilace pyrolyzního oleje a její přínos jako nástroje pro moderní řešení problematiky odpadového hospodářství plastů.
Zásady pro vypracování
Bakalářská práce je zaměřena na zhodnocení možnosti uplatnění vybraných katalyzátorů v rámci procesu chemické recyklace odpadních plastů. Primárním úkolem bude zpracování odborné literatury tematicky zaměřené na studium a využití katalytických reakcí při konverzi plastů na ?zelené? chemikálie a na základě vyhodnocení literární rešerše navrhnout vhodné katalyzátory. Experimentální část práce bude zaměřena na samotnou aplikaci vybraných katalyzátorů při destilaci připraveného oleje z pyrolýzy směsných plastů (LDPE, PS, PET?. ) a následnou identifikaci výstupních frakcí metodou GC-MS. Po identifikaci majoritních látek bude posouzena vhodnost použití jednotlivých katalyzátorů za účelem zvýšení podílu cenných chemikálií v jednotlivých frakcích. Ve finální části práce bude vyhodnocena účinnost a efektivita aplikace navrhované katalytické destilace pyrolyzního oleje a její přínos jako nástroje pro moderní řešení problematiky odpadového hospodářství plastů.
Seznam doporučené literatury
BAJUS Martin, Jaromír LEDERER a Hugo KITTEL. Uhlíkové technologie: Energetické suroviny a technologie. 1. vydání. Praha: AMCA, 2022. ISBN 978-80-88214-36-6.
HESTER, R. E. a Roy M. HARRISON, ed. Waste as a Resource. Cambridge: Royal Society of Chemistry, 2013. Issues in environmental science and technology, Vol. 37. ISBN 978-1-84973-668-8. ISSN 1350- 7583.
SONG, Kuntong, Yi LI, Ruiqi ZHANG, Nan WANG, Junhong LIU, Wenxia HOU, Quing ZHOU a Xingemei LU. Catalytic Steam-Assisted Pyrolysis of PET for the Upgrading of TPA. Materials [online]. 2023, 16(6), 2362. ISSN 1996-1944. Dostupné z: doi:10.3390/ma16062362.
ZHONG, Ming, Haiping HUANG, Pengcheng XU a Jie HU. Catalysis of Minerals in Pyrolysis Experiments. Minerals [online]. 2023, 13(4), 515. ISSN 2075-163X.
RATNASARI, Devi K., Mohamad A. NAHIL, Paul T. WILIAMS. Catalytic pyrolysis of waste plastics using staged catalysis for production of gasoline range hydrocarbon oils. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis [online]. 2017, vol. 124, s. 631-637. ISSN 0165-2370.
Seznam doporučené literatury
BAJUS Martin, Jaromír LEDERER a Hugo KITTEL. Uhlíkové technologie: Energetické suroviny a technologie. 1. vydání. Praha: AMCA, 2022. ISBN 978-80-88214-36-6.
HESTER, R. E. a Roy M. HARRISON, ed. Waste as a Resource. Cambridge: Royal Society of Chemistry, 2013. Issues in environmental science and technology, Vol. 37. ISBN 978-1-84973-668-8. ISSN 1350- 7583.
SONG, Kuntong, Yi LI, Ruiqi ZHANG, Nan WANG, Junhong LIU, Wenxia HOU, Quing ZHOU a Xingemei LU. Catalytic Steam-Assisted Pyrolysis of PET for the Upgrading of TPA. Materials [online]. 2023, 16(6), 2362. ISSN 1996-1944. Dostupné z: doi:10.3390/ma16062362.
ZHONG, Ming, Haiping HUANG, Pengcheng XU a Jie HU. Catalysis of Minerals in Pyrolysis Experiments. Minerals [online]. 2023, 13(4), 515. ISSN 2075-163X.
RATNASARI, Devi K., Mohamad A. NAHIL, Paul T. WILIAMS. Catalytic pyrolysis of waste plastics using staged catalysis for production of gasoline range hydrocarbon oils. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis [online]. 2017, vol. 124, s. 631-637. ISSN 0165-2370.
Přílohy volně vložené
-
Přílohy vázané v práci
grafy, tabulky
Převzato z knihovny
Ne
Plný text práce
Přílohy
Posudek(y) oponenta
Hodnocení vedoucího
Záznam průběhu obhajoby
V rámci obhajoby své bakalářské práce přednesla studentka svou prezentaci. Studentka v ní představila metodiku, výsledky a závěry své práce formou tabulek, grafů a fotodokumentace.
U obhajoby byl přítomen vedoucí práce Ing. Pavol Midula, PhD., který přečetl svůj posudek vedoucího práce.
Oponentka práce Ing. Eliška Lyko Vachková u obhajoby přítomna nebyla a její posudek přečetla předsedkyně komise Ing. Jitka Elznicová, Ph.D.
Studentka zodpověděla otázky z posudku oponentky za použití podrobné prezentace vč. využití grafu.
V diskuzi byly vzneseny následující dotazy a připomínky:
Předsedkyně Ing. Jitka Elznicová, Ph.D.: Co se děje s katalyzátorem po jeho použití? Dá se poté recyklovat?
Ing. Sylvie Kříženecká, Ph.D.: Jak si vysvětlujete vysoký pík po 5. minutě? Myslíte, že 300 stupňů bylo dostačující?
RNDr. Tomáš Matys Grygar, CSc.: Jakou nejvyšší teplotu by podle Vás vzorek vydržel?
Mgr. Diana Holcová, Ph.D.: Jaké vzorky jste používaly?
Komise se v závěrečné diskuzi shodla, že souhlasí se závěry oponentky, že mohl být upraven teoretický úvod bakalářské práce, avšak zohlednila náročnost tématu a rozhodla udělit studentce hodnocení výborně (na základě hlasování jednomyslného hlasování).