Quantitative Analysis of Olefins in Alternative Fuels Made From Conversion of Plastic Waste via GC×GC-FID

Význam tématu

Rostoucí množství plastového odpadu a pryžových výrobků vede k hledání efektivních cest chemické recyklace. Paliva získaná pyrolýzou plastů a odpadních pneumatik obsahují vysoké koncentrace olefinů, které mohou negativně ovlivnit výkon spalovacích motorů a vznik usazenin. Detailní kvantifikace těchto sloučenin je klíčová pro optimalizaci procesů a zajištění kvality alternativních paliv.

Cíle a přehled studie / článku

Studie se zaměřuje na vývoj a validaci metody pro přesné stanovení olefinů v komplexních vzorcích paliv připravených z plastového odpadu a pneumatik. Hlavním cílem bylo vykázat lineární závislosti, robustnost a srovnání s tradičními ASTM metodami.

Použitá metodika

Byla aplikována komplexní dvoudimenzionální plynová chromatografie GC×GC s FID detektorem, doplněná derivatizací vzorků dimethyl disulfidem a jodem. Součástí přípravy vzorku byla stabilizace a oddělení vodné fáze. Kvantifikace vycházela z integrace piků rozdělených do skupin isoalkenů, lineárních alkenů a cykloalkenů s jednou až třemi dvojnými vazbami.

Použitá instrumentace

• LECO QuadJet GC×GC-FID s kapalným dusíkem řízeným tepelným modulátorem
• Primární polarní a sekundární nepolární kolony
• Plamenionizační detektor (FID)
• Přístroje pro derivatizaci vzorků (DMDS, I2)

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda prokázala schopnost rozlišit a kvantifikovat olefiny až do tří dvojných vazeb. Ve vzorcích pyrolytického oleje z pneumatik bylo zjištěno 4,43 % olefinů s jednou vazbou, 27,01 % s dvěma vazbami a 4,60 % s třemi vazbami. Srovnání s ASTM D4607, D1159 a D1319 ukázalo dobrou korelaci, avšak metodika GC×GC-FID poskytla detailnější rozlišení jednotlivých homologických řad.

Přínosy a praktické využití metody

• Možnost podrobné charakterizace alternativních paliv
• Podpora optimalizace procesů chemické recyklace
• Zajištění souladu s požadavky čistoty a výkonu spalovacích zařízení

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj analyzované metody směřuje ke spřažení GC×GC s TOFMS pro ještě větší selektivitu a citlivost. Dále se očekává aplikace na širší spektrum odpadních materiálů, vývoj softwarových nástrojů pro automatizovanou interpretaci chromatogramů a integrace online monitorovacích systémů pro kontinuální kontrolu kvality paliva.

Závěr

Popsaná GC×GC-FID metoda představuje efektivní nástroj pro kvantitativní stanovení olefinů v palivech z plastového odpadu a pneumatik. Výsledky potvrzují její přesnost, reprodukovatelnost a vhodnost pro průmyslovou praxi a výzkum.

Reference

1. Kamal, S. Deal pulls California plastic trash measure from ballot. CalMatters, 2022.
2. Wood, L. Global Tire Market Report 2022: Industry Trends … Forecast 2017–2027. Business Wire, 2022.
3. Carlson, D. A.; Roan, C. S.; Yost, R. A.; Hector, J. Dimethyl disulfide derivatives … Anal. Chem. 1989, 61, 1564–1571.
4. Curiale, J. A.; Frolov, E. B. Occurrence and origin of olefins in crude oils. Org. Geochem. 1998, 29, 397–408.
5. National Geographic Society. A whopping 91 percent of plastic isn't recycled. 2019.
6. Jin, K.; Vozka, P.; Gentilcore, C.; Kilaz, G.; Wang, N. L. Low-pressure hydrothermal processing … Fuel 2021, 294, 120505.
7. Toto, D. A. Blazing new trails. Recycling Today, 2014.