La pirolisi della plastica - chiamata anche riciclaggio chimico, cracking termico/catalitico e termolisi - è la scomposizione molecolare ad alta temperatura dei rifiuti di plastica in molecole più piccole in un'atmosfera inerte ed è la soluzione più promettente e matura per il fine vita dei flussi di rifiuti di plastica altamente misti, sporchi e problematici. Diversi sviluppatori di pirolisi della plastica hanno raggiunto una scala dimostrativa apprezzabile, ma non sono in grado o non vogliono raccogliere gli oltre 100 milioni di dollari di capitale necessari per operazioni commerciali di successo. Di conseguenza, l'industria petrolifera e del gas (O&G), spinta dalla necessità di soddisfare una domanda sempre crescente di materiali sostenibili, ha iniziato a dominare lo scale-up attraverso accordi di licenza e joint venture con i principali sviluppatori.
La pirolisi della plastica presenta diverse variazioni per quanto riguarda la temperatura di lavorazione, che influisce sulla resa complessiva e sulla produzione di char, l'uso di catalizzatori, che influisce sulla composizione e sul peso del prodotto, e i flussi di rifiuti di destinazione, che influiscono anch'essi sulla composizione e sul peso del prodotto. Sulla base di questi fattori, segmentiamo il panorama della pirolisi della plastica in tre grandi categorie: pirolisi termica, pirolisi catalitica e pirolisi del polistirene. I partecipanti sono distribuiti in tutto il mondo (Americhe, EMEA e Asia-Pacifico) e sono costituiti da un mix relativamente omogeneo di piccole e medie imprese (PMI), istituti di ricerca e aziende. Per fornire una panoramica completa di questo panorama, abbiamo utilizzato diversi strumenti di dati Lux insieme alla nostra copertura esistente per compilare un elenco di organizzazioni rilevanti. Queste informazioni servono a definire le tendenze principali e a identificare le opportunità per i clienti che cercano di entrare nel mercato.
- L'EMEA vede la maggior parte delle attività delle aziende e delle PMI, ma l'Asia-Pacifico vede una quota crescente. Molte PMI, istituti di ricerca e aziende che sviluppano tecnologie di pirolisi della plastica hanno sede in EMEA o nelle Americhe, ma l'attività di ricerca in Cina è in costante crescita, con una forte enfasi sulla pirolisi catalitica dei prodotti combustibili. L'Europa occidentale e, in misura minore, l'Europa orientale e gli Stati Uniti sono i primi obiettivi per le espansioni su scala commerciale.
- Negli ultimi anni l'attenzione dello sviluppo si è spostata verso l'olio di pirolisi steam-crackable, nonostante i bassi prezzi del petrolio dovuti al coinvolgimento dell'industria O&G. Grazie alle loro origini nella pirolisi della biomassa, i primi sviluppatori di pirolisi della plastica hanno puntato esclusivamente ai combustibili; tuttavia, l'esclusione di PVC e PET consente alla pirolisi della plastica di produrre un prodotto simile al petrolio grezzo, consentendo la raffinazione a valle tramite steam cracking in vari prodotti petrolchimici sostenibili dopo l'upgrading. Nonostante le scarse prospettive competitive rispetto al petrolio grezzo - il petrolio di pirolisi aggiornato costerà più di 90 dollari al barile - gli investitori del settore O&G continuano a spingere su questa area di sviluppo. La pirolisi di poliolefine come il polietilene (PP) e il polipropilene (PE) produce oli alcani e alcheni alifatici, il cloruro di polivinile (PVC) produce cloruro di idrogeno problematico e olio aromatico, i polimeri di condensazione come il polietilene tereftalato (PET) aggiungono ossigeno e producono olio aromatico e il polistirene (PS) produce olio aromatico.
- Per la pirolisi della plastica è in arrivo una resa dei conti a livello normativo. La pirolisi è sostenibile? La risposta a questa domanda sarà il fattore principale che determinerà la fattibilità della pirolisi della plastica in ogni regione. Sebbene abbia un'impronta diCO2 inferiore rispetto ai tipi più comuni di incenerimento, è quasi equivalente all'incenerimento con recupero di energia. Peggio ancora, la pirolisi ha un'impronta diCO2 maggiore rispetto allo smaltimento in discarica e all'utilizzo di una fonte di petrolio relativamente economica per produrre plastica primaria. È improbabile che questa preoccupazione per la sostenibilità sia un problema in Cina, dove esiste un'ampia opportunità di sostituire l'incenerimento standard e le normative sui combustibili sono meno severe, o in Giappone, dove l'accumulo di rifiuti e il desiderio di aumentare i tassi di riciclaggio saranno probabilmente i maggiori fattori di adozione. Ma in altre aree geografiche, come l'Europa, la questione di come utilizzare in modo sostenibile la pirolisi sarà probabilmente un punto critico importante. La problematica impronta diCO2 della pirolisi e la difficoltà di riconvertirla in plastica limiteranno probabilmente il suo trattamento favorevole da parte delle autorità di regolamentazione e quindi il suo potenziale.
- Pirolisi termica. La forma più diffusa di pirolisi della plastica, utilizza il calore e la pressione per indurre sia la degradazione a catena che quella casuale, producendo un flusso di prodotti con un peso che va dal gas monocarbonico (metano) alle cere C35+. Il rendimento della pirolisi termica è determinato dalla temperatura di reazione: La pirolisi termica a bassa temperatura (circa 400 °C) - detta anche "pirolisi lenta" - ha tempi di permanenza relativamente lunghi e rese elevate, mentre la pirolisi termica ad alta temperatura (circa 700 °C) richiede tipicamente una fase di pretrattamento aggiuntiva per aumentare l'area superficiale della materia prima, ha tempi di permanenza molto più brevi e rese inferiori a causa della maggiore produzione di char; la maggior parte degli sviluppatori si colloca a metà strada tra la pirolisi lenta e quella veloce, con un peso maggiore per i processi a bassa temperatura. La pirolisi termica produce l'olio di pirolisi più adatto alla raffinazione tramite steam cracking.
- Pirolisi catalitica . La forma più diversificata di pirolisi della plastica, utilizza il calore e la pressione per indurre sia la degradazione a catena che quella casuale, controllata da un catalizzatore, per produrre un flusso di prodotti con una distribuzione relativamente stretta del peso e, in alcuni casi, molecole specifiche come benzene, toluene e xilene (BTX). Per la pirolisi catalitica della plastica è stata utilizzata un'ampia gamma di catalizzatori sintetici, come ZSM-5, HZSM-5 e FCC, ma sono stati limitati dal loro costo elevato. I catalizzatori a base di zeoliti naturali hanno recentemente iniziato a guadagnare terreno come alternativa efficace e a basso costo. La pirolisi catalitica è più adatta a produrre flussi di prodotti specifici, come il BTX o la benzina ad alto numero di ottani, ma sta lottando per superare l'aumento dei costi di produzione.
- Pirolisi del polistirene. La pirolisi termica eseguita specificamente su materie prime di polistirene, la pirolisi del polistirene, viene utilizzata come strumento di marketing dai grandi produttori di polistirene per presentare una soluzione di fine vita per i loro prodotti, che stanno affrontando un'opposizione ambientale sempre più forte. Sebbene la pirolisi di flussi di rifiuti esclusivi di polistirene consenta un input energetico leggermente inferiore, la disponibilità a lungo termine di flussi di rifiuti esclusivi di polistirene è a dir poco dubbia. La pirolisi del polistirene non utilizza attrezzature speciali, consentendo agli sviluppatori che non si occupano già di rifiuti plastici misti di passare facilmente a una soluzione più olistica per i rifiuti dopo l'inevitabile fallimento della pirolisi del polistirene. (Nota: la depolimerizzazione del polistirene, una tecnologia sviluppata da aziende del calibro di Pyrowave e ReVital Polymers, è fondamentalmente diversa, anche se alla fine si troverà ad affrontare lo stesso collo di bottiglia che limita la pirolisi del polistirene).
L'interesse e i finanziamenti per la pirolisi della plastica sono esplosi negli ultimi anni, mentre l'industria O&G si affanna per portare sul mercato la propria opzione sostenibile. A questo punto, quasi tutti i principali operatori sono in qualche modo coinvolti e la maggior parte sta costruendo o finanziando attivamente impianti da oltre 100.000 tonnellate; tuttavia, i prezzi molto bassi del greggio hanno avuto un effetto drasticamente negativo sulla proposta di valore della pirolisi del petrolio in prodotti chimici. Di conseguenza, molte aziende del settore O&G stanno pianificando di miscelare i flussi di pirolisi e di petrolio greggio in un approccio di equilibrio di massa per compensare l'aumento dei prezzi.
Sebbene la domanda di materiali sostenibili rimanga forte e l'industria O&G debba sviluppare nuovi flussi di prodotti per mantenere la sua posizione dominante sul mercato dei materiali e dei prodotti chimici, l'economia del processo di pirolisi della plastica non è semplicemente abbastanza forte per competere in un ambiente normativo neutrale. Di conseguenza, per la pirolisi si prospetta una resa dei conti a livello normativo: dove sarà considerata una soluzione sostenibile a fine vita? Gli interessati devono prestare molta attenzione a questo dibattito, poiché è il principale fattore determinante per il successo a lungo termine della pirolisi della plastica.