Digitala Vetenskapliga Arkivet

Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Pyrolysis of Waste Electrical and Electronic Equipment (WEEE) Plastics for Energy and Material Recovery
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Materials Science and Engineering, Energy and Furnace Technology.
2018 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

The society is striving to tackle the over-extraction of Earth’s resources due to the ongoing population rise. The increased needs of energy and material resources leads to a growing volume of materials waste, which include a variety of dangerous pollutants among them. Waste of electrical and electronic equipment poses a universal problem due to its vast quantities, responsible for environmental pollution and numerous diseases to humans and animals. The high demand in electrical and electronic equipment along with its short-life time due to its obsolescence, leads to the expansion of WEEE waste stream. Energy and material recovery from WEEE can minimize significantly the over extraction of precious metals and minerals along with fuels towards a more sustainable future.

Currently, there are several ways to treat WEEE and recover material fractions along with energy, such as incineration and landfilling. Thermochemical treatment of WEEE offers the possibility to convert waste into energy and material simultaneously, in an environmentally friendlier way, resulting in a more sustainable waste management.

In this research, pyrolysis is examined as a method for energy and material recovery from WEEE. Brominated plastics along with Polyethylene plastic mixtures have been acquired from Stena and Boliden AB separation processes respectively. Both materials are subjected to pyrolysis in a fixed bed and an auger reactor.

The pyrolysis products show their strong relation to the pyrolysis temperature, the type of the reactor and the initial composition of the feedstock material. The carried-out experiments depict the upward trend of the gaseous products in favor of the oils as the pyrolysis temperature increase. The amount of solid residue remained almost at the same levels throughout the temperature range, meaning that no higher temperatures are needed in order to achieve higher decomposition rates of the tested material. Unreacted carbon and inorganic compounds end up in the solid residue that could be used as fuel in a combustion process. The metal fraction can be separated and recycled, as it possesses commercial value.

Main oil compounds listed were, styrene, toluene, ethylbenzene, alpha methylstyrene benzene, phenol. Compounds such as benzene, indene and p-xylene were produced as the organic compounds were further decomposed during the experiments at the highest temperatures. Chlorine and bromine content must be separated in order to be a formidable fuel.

The amount of combustible gases was increasing and their energy potential with the temperature rise. The gaseous fraction consists mainly of: H2, CO, CH4, CO2, C2H2, C2H4, C2H6, C3H6, C3H8. Both the gaseous and oil compounds can be used as fuels in a combustion process. The amount of halogens was measured at low levels within the product range, though their separation is important.

Pyrolysis of WEEE is a promising method for energy and material recovery that can boost the sustainability of our society.

Abstract [sv]

Samhället strävar efter att ta itu med överutvinningen av jordens resurser på grund av den pågåendebefolkningsökningen. De ökade behoven hos energi och materiella resurser leder till en ökandemängd materialavfall, vilket inkluderar en mängd farliga föroreningar bland dem. Avfall av elektriskoch elektronisk utrustning utgör ett universellt problem på grund av sin stora mängd, ansvarig förmiljöföroreningar och många sjukdomar hos människor och djur. Den stora efterfrågan på elektriskoch elektronisk utrustning tillsammans med den korta livslängden på grund av dess föryngring ledertill utvidgningen av WEEE-avfallsströmmen. Energi och materialåtervinning från WEEE kanbetydligt minska över-extraktion av ädelmetaller och mineraler tillsammans med bränslen mot en merhållbar framtid.

För närvarande finns det flera sätt att behandla WEEE och återvinna materialfraktioner tillsammansmed energi, såsom förbränning och deponering. Termokemisk behandling av WEEE erbjudermöjlighet att omvandla avfall till energi och material samtidigt, på ett miljövänligare sätt, vilketresulterar i en mer hållbar avfallshantering.I denna forskning undersöks pyrolys som en metod för energi och materialåtervinning från WEEE.Bromerad plast tillsammans med polyetylenplastblandningar har förvärvats från Stena och BolidenAB separationsprocesser. Båda materialen utsätts för pyrolys i en fast bädd och en skruvreaktor.Pyrolysprodukterna visar deras starka förhållande till pyrolys-temperaturen, reaktortypen och denursprungliga sammansättningen av råmaterialet. De utförda experimenten visar den uppåtgåendetrenden hos de gasformiga produkterna till förmån för oljorna som pyrolystemperaturökningen.Mängden fast substans förblev nästan vid samma nivåer genom temperaturintervallet, vilket innebäratt inga högre temperaturer behövs för att uppnå högre sönderdelningshastigheter för det testadematerialet. Oreagerat kol och oorganiska föreningar hamnar i den fasta återstoden som kan användassom bränsle vid förbränningsprocessen. Metallfraktionen kan separeras och återvinnas, eftersom denhar kommersiellt värde.

De angivna huvudolja-föreningarna var styren, toluen, etylbensen, alfa-metylstyrenbensen, fenol.Föreningar såsom bensen, inden och p-xylen framställdes när de organiska föreningarnasönderdelades vidare under försöken vid de högsta temperaturerna. Klor och brominnehåll måstesepareras för att vara ett formidabelt bränsle.Mängden brännbara gaser ökade och deras energipotential med temperaturökningen. Den gasformigafraktionen består huvudsakligen av: H2, CO, CH4, CO2, C2H2, C2H4, C2H6, C3H6, C3H8. Bådegasformiga och oljeföreningar kan användas som bränslen i en förbränningsprocess. Mängdenhalogener mättes vid låga halter inom produktsortimentet, fastän deras separation är viktig.Pyrolys av WEEE är en lovande metod för energi och materialåtervinning som kan öka vårt samhälleshållbarhet.

Place, publisher, year, edition, pages
2018. , p. 60
Keywords [en]
pyrolysis, energy, electrical and electronic waste, polymers, plastics, materials, recovery
National Category
Energy Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-240087OAI: oai:DiVA.org:kth-240087DiVA, id: diva2:1269820
Subject / course
Energy Technology
Educational program
Master of Science - Sustainable Energy Engineering
Presentation
2018-10-16, M1331_sefström, Brinellvägen 23, Stockholm, 14:00 (English)
Supervisors
Examiners
Available from: 2018-12-19 Created: 2018-12-11 Last updated: 2018-12-19Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(5175 kB)49 downloads
File information
File name FULLTEXT02.pdfFile size 5175 kBChecksum SHA-512
80456927740418149dd8c79ac96b3f6ab24afb999826f5085dc2f0c47ea2225a849a3e842a19014afd6161680e1f98e59b93309b9519d09327ff5f0b70ca5da6
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Energy and Furnace Technology
Energy Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 49 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 337 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf