폐자동차 유래 플라스틱의 촉매 열분해를 위한 이산화탄소 활용 = Use of Carbon Dioxide in the Catalytic Pyrolysis of Plastics derived from End-of-life Vehicles (ELVs)
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2021
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학술저널
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697-697(1쪽)
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세계 자동차 수요가 증가함에 따라, 폐자동차(End-of-life vehicles (ELVs))로부터 발생한 폐기물의 처리에 대한 인식은 중요해졌다. ELVs를 구성하는 물질들의 복잡성은 재활용을 어렵게 하였다. 이 연구에서는 ELVs 내 존재하는 플라스틱 연료화를 위해 이산화탄소 기반 열화학공정을 활용하는 친환경적 방법이 제시되었다. ELVs의 대표 물질로서 범퍼 폐기물이 원료 물질로서 활용되었다. 범퍼의 열화학공정 이전에, 범퍼의 화학적 조성을 확인하고 정량하기 위해 다양한 분석 방법들이 적용되었다. 이에, 범퍼는 주로 폴리프로필렌으로 구성되었음을 확인하였고, 범퍼의 열분해는 수소 뿐만 아니라 다양한 구조와 사슬 길이를 갖는 탄화수소를 생산하였다. 열분해 부산물의 조성은 열분해 실험 세팅과 조건들에 따라 다르게 나타났다. 열분해 온도는 긴 사슬 탄화수소의 열적 분해를 통해 짧은 사슬 탄화수소 및 수소로의 전환에 영향을 미쳤다. 코발트와 니켈 기반 촉매를 활용하여 촉매 열분해가 수행되었고, 긴 사슬 탄화수소의 탈수소화로부터 상당량의 수소가 빠르게 생성되었지만, 촉매 표면에 발생한 코크로 인한 촉매의 비활성화를 야기하였다. 한편, 이산화탄소 조건에서의 촉매 열분해는 탈수소화 뿐만 아니라 이산화탄소와 폴리프로필렌으로부터 발생한 휘발성 탄화수소 간의 가스상 반응을 야기하였고, 이는 수소와 일산화탄소의 생성 증가로 나타났다. 또한, 이산화탄소에 의한 가스상 반응은 촉매 열분해시 발생하는 코발트/니켈 촉매 표면에 생성된 코크를 저감시켰다. 특히, 촉매 열분해에서 이산화탄소의 활용은 일산화탄소의 양을 비약적으로 증가시켰다. 이산화탄소의 비율이 높아짐에 따라 생성 가스 중 수소 대 일산화탄소의 비율이 감소하는 것으로 나타났다.
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