熱分解

多くの農業廃棄物や動物廃棄物は処理できますが、これらはすでに肥料、動物飼料、場合によっては製紙工場の原料や低品質のボイラー燃料として利用されていることがよくあります。熱分解により、これらをより経済的に価値のある材料に変換できます。バイオマスから液体への技術は数多く開発されています。一般的に、生化学物質には酸素原子が含まれており、熱分解中に保持されるため、フェノール類やフラン類を豊富に含む液体製品が得られます。^{[ 4 ]}これらは部分的に酸化されたものと見なすことができ、低品質の燃料になります。水熱液化技術は、熱処理中にバイオマスを脱水して、よりエネルギーの高い製品ストリームを生成します。^{[ 5 ]}同様に、ガス化により、非常にエネルギーの高い燃料である水素が生成されます。

プラスチック廃棄物は主に汎用プラスチックで構成されており、都市ごみから積極的に分別することができます。混合プラスチックの熱分解により、ガスや芳香族液体を含む、かなり幅広い種類の化学製品（炭素原子約1～15個）が得られます。^{[ 6 ]}触媒を使用すると、より明確に定義された、より価値の高い製品が得られます。^{[ 7 ]}同様に、水素化分解を使用してLPG製品を得ることができます。PVCの存在は問題となる可能性があります。PVCの熱解重合により大量のHClが生成され、機器を腐食させ、製品の望ましくない塩素化を引き起こす可能性があるためです。PVCは排除するか、脱塩素技術を導入して補償する必要があります。^{[ 8 ]}ポリエチレンとポリプロピレンは世界のプラスチック生産量の半分弱を占めており、純粋な炭化水素であるため、燃料への変換の可能性が高くなります。 ^{[ 9 ]}プラスチック燃料技術は、プラスチックの収集と分別のコストと、生産される燃料の価値が比較的低いことから、これまで経済的に実現可能になるのに苦労してきました。^{[ 9 ]}大規模プラントは小規模プラントよりも経済的であると考えられているが、^{[ 10 ] [ 11 ]}建設にはより多くの投資が必要となる。

しかし、この方法では温室効果ガス排出量がわずかに減少する可能性があるが、^{[ 12 ]}他の研究ではこれに異議を唱えている。たとえば、Renolds が自社の Hefty EnergyBag プログラムについて 2020 年に発表した研究では、温室効果ガスの正味排出量が示されている。この研究では、ゆりかごから墓場までのエネルギーコストをすべて合計すると、セメントキルンでの燃焼がはるかに優れていることが示された。セメントキルン燃料は、 +905 kg CO ₂ eqと比較して−61.1  kg CO ₂ eq であった。また、埋立地の削減という点でも、キルン燃料と比較してはるかに劣っていた。^{[ 13 ]}他の研究では、プラスチックの熱分解による燃料化プログラムもエネルギー集約的であることが確認されている。^{[ 14 ] [ 15 ]} 

タイヤ廃棄物管理には、タイヤの熱分解も選択肢の一つです。タイヤゴムの熱分解から得られる油は硫黄含有量が高く、汚染物質となる可能性が高く、使用前に水素化脱硫が必要です。^{[ 16 ] [ 17 ]}この分野は、立法、経済、マーケティング上の障害に直面しています。^{[ 18 ]}ほとんどの場合、タイヤは単にタイヤ由来燃料として焼却されます。

都市廃棄物の熱処理には、プラスチックやバイオマスを含む非常に幅広い化合物の解重合が含まれる。技術には、単純な焼却のほか、熱分解、ガス化、プラズマガス化などがある。これらはすべて、混合および汚染された原料に対応できる。主な利点は、特に新しい埋立地に適した場所がない人口密集地域で、廃棄物の体積が削減されることである。多くの国では、エネルギー回収を伴う焼却が最も一般的な方法であり、より高度な技術は技術的およびコスト上の障害によって妨げられている。^{[ 19 ] [ 20 ]}

バイオリファイナリーは、価値の低い農業廃棄物や動物廃棄物を有用な化学物質に変換します。ヘミセルロースの酸触媒熱処理によるフルフラールの工業生産は、1世紀以上にわたって行われています。リグニンは、 BTXやその他の芳香族化合物の生産の可能性について重要な研究の対象となってきましたが、 ^{[ 21 ]} 、そのようなプロセスはまだ商業化されておらず、永続的な成功を収めていません。^{[ 22 ]}

PTFE、ナイロン6、ポリスチレン、PMMAなどの特定のポリマー^{[ 23 ]}は、解重合して出発モノマーを生成します。これらは新しいプラスチックに変換することができ、このプロセスは化学リサイクルまたは原料リサイクルと呼ばれます。^{[ 24 ] [ 25 ] [ 26 ]}理論的には、これは無限のリサイクル可能性を提供しますが、他の形態のプラスチックリサイクルよりも高価で、二酸化炭素排出量も多くなります。しかし、実際には、汚染のために、現実世界でのバージンポリマー生産よりもエネルギーコストが高く、劣った製品しか得られません。