Fluor in Pyrolyseöl kann jetzt, dank der Molekülabsorptionsspektrometrie mit Kontinuumstrahler und hoher Auflösung (HR-CS-MAS), auf Standard-Atomabsorptionsspektrometrie-Geräten (AAS) bestimmt werden – bei reduziertem Platzbedarf und geringeren Betriebskosten im Vergleich zu herkömmlichem Equipment.
Diesem analytischen Verfahren kommt eine grosse Bedeutung im Zusammenhang mit der Wertstoffrückgewinnung von Kunststoffen zu. Denn durch Pyrolyse bei erhöhten Temperaturen und Druck können Kunststoffe und andere Abfallströme in Pyrolyseöl (WPPO) und Pyrolysegas umgewandelt werden. Beides sind wertvolle Rohstoffe, die wieder in die chemische Wertschöpfungskette integriert werden können. Durch diesen Prozess können Abfallstoffe mittels Energiezufuhr in neue Rohstoffe umgewandelt werden, wodurch die Abhängigkeit von Erdöl und Erdgas verringert und langfristig möglicherweise sogar beseitigt werden kann.
Kritische Komponente Fluor
Allerdings verhält es sich bei Pyrolyseöl ähnlich wie mit Rohstoffen aus der Natur: Es gibt stark unterschiedliche Qualitäten, je nach Quelle. Ein besonders kritischer Bestandteil ist Fluor. Während es in Mineralölen nahezu nicht vorkommt, kann die Fluorkonzentration in Pyrolyseölen je nach Eingangsmaterial erheblich variieren. Selbst in geringen Mengen stellt Fluor ein ernsthaftes Risiko für Raffinerieprozesse dar, da es als Katalysatorgift wirkt und starke Korrosion verursacht. Zuverlässige und schnelle Analysetechniken sind daher unerlässlich, um den Fluorgehalt zu überwachen. Nur so kann man sicher sein, dass Pyrolyseöl A sinnvoll im nachgelagerten Prozess B eingesetzt werden kann oder eventuell besser in den alternativen Prozess C eingespeist werden sollte.
Traditionell basiert die Fluorbestimmung auf der Verbrennungsionenchromatographie (CIC), einer bewährten, aber zeitaufwändigen Methode. Als Reaktion auf die Nachfrage der Industrie nach schnelleren und effizienteren Analysen wurde eine neue Lösung entwickelt, die die pyrohydrolytische Hochtemperaturverbrennung mit der High-Resolution-Continuum-Source (HR-CS) Molekülabsorptionsspektrometrie (MAS) kombiniert. Bei diesem Ansatz werden WPPO-Proben in Gegenwart von Wasser bei hohen Temperaturen verbrannt. So kann Fluor in einer wässrigen Lösung in einer einheitlichen und stabilen Form aufgefangen werden, während die Komplexität der organischen Matrix eliminiert wird. Gallium wird hinzugefügt, um Galliumfluoridmoleküle zu bilden, die dann mit hoher Empfindlichkeit mittels MAS nachgewiesen werden. Dieses Verfahren ermöglicht die Fluoranalyse auf Standard-Atomabsorptionsspektrometrie-Systemen (AAS) und reduziert den Platzbedarf der Geräte und die Betriebskosten im Vergleich zu herkömmlichem Equipment.
Breite Verwendung von Pyrolyseölen möglich
Das neue Analyseverfahren wird in der Praxis mit zwei sich ergänzenden Geräten umgesetzt. Die kontrollierte Verbrennung im ersten Gerät gewährleistet eine sichere und vollständige Oxidation einer Vielzahl organischer Proben, ohne dass spezielle Kenntnisse des Bedieners erforderlich sind. Das zweite Gerät ermöglicht zusätzlich die Metallanalyse in denselben Matrizen, wodurch ein separates Gerät für die optische Emissionsspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-OES) sich oft erübrigt.
Untersuchungen haben gezeigt, dass der kombinierte Ansatz eine mit etablierten CIC-Methoden vergleichbare Empfindlichkeit und Genauigkeit erzielt und gleichzeitig den Durchsatz aufgrund kürzerer Analysezeiten deutlich erhöht. Mit dieser neuen Methode lässt sich Fluor in Pyrolyseölen schneller, zuverlässiger und effizienter überwachen, was eine breitere Integration von kreislauffähigen Rohstoffen in die petrochemische Wertschöpfungskette unterstützt. Durch die schnelle und robuste Fluoranalyse wird ein wesentliches Hindernis für die breite Einführung von Pyrolyseölen beseitigt und den Weg der Branche hin zu einer nachhaltigeren und widerstandsfähigeren Zukunft gestärkt.
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