Pyrolyysihiilen teollinen hyötykäyttö

Abstract

Selvitin pyrolyysihiilen teollisen hyötykäytön mahdollisuuksia Valkeakoskella sijaitsevan Peatec Oy:n pyynnöstä. Peatec Oy valmistaa ajoneuvonrenkaista pyrolyysillä mm. hiilimustaa, jolle yritys etsii teollisia hyötykäytön sovelluksia. Tein selvitystyön käyttäen laajaa kansainvälistä tutkimusmateriaalia aiheesta ja olin yhteydessä useisiin kumi- ja muovialan yrityksiin selvittääkseni heidän tarpeitaan hiilimustan suhteen.

Käytettyjen ajoneuvonrenkaiden hyötykäytölle on kehitetty monenlaisia käyttökohteita, mutta renkaat soveltuvat erinomaisesti kemiallisen rakenteensa vuoksi hyödynnettäväksi pyrolyysin raaka-aineena. Silloin renkaiden suuri hiilipitoisuus ja muut ainesosat saadaan hyödynnettyä energian, hiilimustan, öljyn ja teräksen tuottamiseen.

Hiilimusta on maailman yleisempien teollisuuden käyttämien kemikaalien joukossa, ja sen ominaisuuksia hyödynnetään laajasti kumi-, muovi- ja väriainesovelluksissa sekä lukuisissa muissa sovelluksissa kuten aktiivihiilessä. Pyrolyysillä tuotettu hiilimusta poikkeaa hieman kaupallisista hiilimustista, jotka on valmistettu öljystä tai kaasusta. Pyrolyysillä tuotetun hiilimustan pienempi hiilipitoisuus sekä sen sisältämät epäpuhtau-det vaikuttavat sen käyttöön ja hyödyntämiseen raaka-aineena. Sen soveltuvuutta eri-laisten tuotteiden raaka-aineena on tutkittu laajasti maailmalla ja lupaavimpia käyttö-kohteita löytyy muovituotteiden ja aktiivihiilen valmistuksesta. Sitä voidaan myös hyö-dyntää musteiden ja maalien pigmenttinä sekä asfaltin lisäaineena. Pyrolyysillä valmis-tetun hiilimustan noin 91 %:n hiilipitoisuus rajoittaa sen käyttöä vaativimmissa kumite-ollisuuden tuotteissa, mutta sen käyttöä joihinkin sovelluksiin olisi mahdollista hyödyn-tää. Pyrolyysillä tuotetun hiilimustan laatu kuitenkin riippuu paljon käytetystä laitteis-tosta, prosessiolosuhteista sekä raaka-aineena käytettävän kumin koostumuksesta. Hii-limustan jatkojalostuksella voidaan vaikuttaa merkittävästi sen lopullisiin ominaisuuksiin sovelluksissa.

Yritykset, joihin olin yhteydessä, olivat kiinnostuneita kierrätetystä raaka-aineesta val-mistetusta hiilimustasta ja sen hyödyntämismahdollisuuksista teollisuuden sovelluksissa. Tämä vaatii yhteistyötä yritysten kanssa, jotta hiilimustalaadut saadaan jatkojalostettua kyseistä sovellusta vastaavaksi.

From the request of Peatec Oy located in Valkeakoski, I examined the possibilities an industrial use of pyrolysis carbon. Peatec Oy produces carbon black out of vehicle tires using pyrolysis, and the company is now searching for applications of an industrial use of it. In my research project, I used wide literature on this issue and I contacted several companies in the rubber and plastics industry to find out their needs for carbon black.

Many different purposes have been developed for using secondhand vehicle tires, but they can very well be used as raw material for pyrolysis because of their chemical struc-ture. With pyrolysis, the high carbon concentration and other ingredients in the raw ma-terial can be utilized for producing energy, carbon black, oil and steel.

Carbon black is one of the most common industrial chemicals in the world, and its fea-tures are widely used in rubber, plastic and colourant applications as well as in several other applications, such as activated carbon. Carbon black produced with pyrolysis dif-fers to some extent from commercial carbon black which is produced out of oil or gas. Smaller carbon concentration and contaminants in carbon black produced with pyrolysis affect its use and utilization as raw material. Its applicability as raw material for differ-ent kinds of products has been studied extensively all over the world, and the most promising purposes for its use are found in the production of plastic products and acti-vated carbon. It can also be used as pigment in inks and paints as well as an additive in asphalt. The 91% carbon concentration in carbon black produced with pyrolysis sets limits to its use in more demanding products of rubber industry, but it could be utilized for some applications. The quality of carbon black produced with pyrolysis, however, depends considerably on the equipment used, the process conditions and the composi-tion of rubber used as raw material. The final quality of carbon black in applications can be improved significantly by further processing.

The companies I contacted were interested in carbon black produced out of recycled raw material and in its use in industrial applications. However, this would demand co-operation with companies to get the different qualities of carbon black processed to cor-respond to the application in question.