PYROLYSIS METHOD OF PAINT WASTE DISPOSAL: ECOLOGICAL SAFETY AND ITS CONTRIBUTION TO THE ZERO WASTE STRATEGY

ISSN: 2582-4686 SJIF 2021-3.261,SJIF 20222.889, 2024-6.875 ResearchBib IF: 9.948 / 2024 VOLUME-5, ISSUE-12 1002 LAK-BOʻYOQ CHIQINDILARINI UTILIZATSIYA QILISHNING PIROLIZ USULI: EKOLOGIK XAVFSIZLIK VA CHIQINDILARNI NOLGA TUSHIRISH (ZERO WASTE) STRATEGIYASIGA QOʻSHGAN HISSASI Muallif: dots,t.f.n.,PhD. F.Raxmatullayev; S. Qurvonnazarova Tashkilot: Toshkent Davlat Texnika Universiteti Abstract: Paint and Varnish (PV) industry waste poses a high environmental risk due, to its content of volatile organic compounds (VOCs), heavy metals, and polymers. This article assesses the technical and ecological effectiveness of pyrolysis technology in processing PV waste. Pyrolysis (optimally at 400 – 600 ℃) separates the waste into three valuable fractions: high-calorific pyrolysis oil (45-60%), synthetic gas, and inert coke residue. The catalytic pyrolysis method is significant for improving oil quality. Life Cycle Assessment (LCA) showed that processing one tonne of waste via pyrolysis can save 2.5 tonnes of CO2 equivalent. The achievement of a "Zero Waste" model in the PV industry is scientifically substantiated by directing the pyrolysis products towards a Total Resource Recovery (TRR). Keywords: Pyrolysis, Catalytic Pyrolysis, Paint and Varnish Waste, Zero Waste, Life Cycle Assessment (LCA), Total Resource Recovery (TRR). Аннотация: Отходы лакокрасочной (ЛК) промышленности несут высокий экологический риск из-за содержания в них летучих органических соединений (ЛОС), тяжелых металлов и полимеров. В данной статье оценивается технико-экологическая эффективность технологии пиролиза при переработке ЛК отходов. Пиролиз (оптимально при температуре 400 – 600 ℃) разделяет отходы на три ценные фракции: высококалорийное пиролизное масло (45-60%), синтетический газ и инертный коксовый остаток. Метод каталитического пиролиза имеет важное значение для улучшения качества масла. Анализ Жизненного Цикла (АЖЦ) показал, что переработка одной тонны отходов с помощью пиролиза позволяет сэкономить 2,5 тонны эквивалента CO2 Достижение модели «Zero Waste» (Ноль Отходов) в ЛК промышленности научно обосновывается путем направления продуктов пиролиза на Полное Ресурсное Возвращение (ПРВ). Ключевые слова: Пиролиз, Каталитический пиролиз, Лакокрасочные отходы, Zero Waste, Анализ Жизненного Цикла (АЖЦ), Полное Ресурсное Возвращение (ПРВ). Annotatsiya: Lak-boʻyoq (LB) sanoati chiqindilari yuqori ekologik xavfga ega boʻlib, ularning tarkibida uchuvchi organik birikmalar (VOCs), ogʻir metallar va polimerlar mavjud. Ushbu maqolada LB chiqindilarini qayta ishlashda piroliz texnologiyasining texnik-ekologik samaradorligi baholanadi. Piroliz (optimal 400 – 600 ℃ haroratda) yordamida chiqindilar uchta qimmatli fraksiyaga: yuqori kaloriyali piroliz moyiga (45-60%), sintetik gazga va inert koks qoldigʻiga ajratiladi. Katalitik piroliz usuli moy sifatini yaxshilashda muhim ahamiyat kasb etadi. Hayotiy Sikl Tahlili (LCA) piroliz orqali har bir tonna qayta ishlangan chiqindidan 2.5tonna CO2 ekvivalentini tejash mumkinligini koʻrsatdi. Piroliz mahsulotlarining toʻliq resurs aylanishiga (TRR) yoʻnaltirilishi orqali LB sanoatida "Zero Waste" modeliga erishish ilmiy jihatdan asoslanadi. Kalit soʻzlar: Piroliz, Katalitik piroliz, Lak-boʻyoq chiqindilari, Zero Waste, Hayotiy Sikl Tahlili (LCA), Toʻliq Resurs Aylanishi (TRR). Kirish ISSN: 2582-4686 SJIF 2021-3.261,SJIF 20222.889, 2024-6.875 ResearchBib IF: 9.948 / 2024 VOLUME-5, ISSUE-12 1003 Zamonaviy iqtisodiyotning muhim tarkibiy qismi boʻlgan Lak-boʻyoq (LB) sanoati, ishlab chiqarish jarayonlaridan kelib chiqadigan qattiq va yarim suyuq chiqindilar tufayli global ekologik muammolarni keltirib chiqarmoqda. Bu chiqindilarning murakkab tarkibi – uchuvchi organik birikmalar (VOCs), ogʻir metallar (pigmentlar qoldigʻi) va polimer asosli birikmalar – ularni anʼanaviy usullar (poligonlarga koʻmish yoki yoqish) orqali utilizatsiya qilishni qiyinlashtiradi va atrof-muhitni jiddiy ifloslanishiga olib keladi.Piroliz texnologiyasi ushbu murakkab tarkibli LB chiqindilarini yopiq tizimda, kislorodsiz muhitda termokimyoviy parchalash orqali uchta qimmatli mahsulotga ajratish imkonini beruvchi innovatsion yechimdir. Maqsad: Ushbu tadqiqotning asosiy maqsadi LB chiqindilarini qayta ishlashda piroliz usulining texnik samaradorligini (jarayon harorati va katalizatorlar nuqtai nazaridan) baholash, uni anʼanaviy utilizatsiya usullari bilan Hayotiy Sikl Tahlili (LCA) nuqtai nazaridan solishtirish va toʻliq Resurs Aylanishi (TRR) — Zero Waste strategiyasiga erishish uchun piroliz mahsulotlaridan toʻliq foydalanish imkoniyatlarini ilmiy jihatdan asoslashdan iborat. Soʻnggi oʻn yilliklarda turli polimer va chiqindilarni piroliz qilish boʻyicha keng koʻlamli tadqiqotlar olib borilgan. Biroq, LB chiqindilari, ularning yuqori darajadagi heterogenligi tufayli, piroliz jarayoni uchun murakkab va kam oʻrganilgan xomashyo boʻlib qolmoqda. Utilizatsiya Usullarining Kritik Tahlili Utilizatsiya Usuli Asosiy Mahsulot Ekologik Taʼsir Iqtisodiy Samara Poligonga Koʻmish ❌ Chiqindi Yana yuqori (Tuproq, suv ifloslanishi, $CH_4$ emissiyasi) ➖ Salbiy (Toʻlovlar) Nazoratsiz Yoqish Issiqlik Yana yuqori ($NO_x$, $SO_2$, Dioksinlar) ➕ Qisman (Energiya) Piroliz 3 ta qimmatli mahsulot Eng past (Yopiq tsikl, Emissiya nazorati) ➕ Eng yuqori (Yoqilgʻi + Resurs) Oʻzbekistonning LB korxonalaridan olingan uch asosiy turdagi chiqindi (poliuretan asosli qoldiq, akril asosli qoldiq va yuvish erituvchilarining loyqasi) olinib, ularning dastlabki termogravimetrik tahlili (TGA) oʻtkazildi. Piroliz Jarayoni .Tajribalar laboratoriya sharoitida davriy piroliz reaktori yordamida, past haroratli rejimda oʻtkazildi. Tahlil Usullari • Mahsulot massaviy balansi: Piroliz moyi, gaz va koksning massaviy ulushi aniqlandi. • Yoqilgʻi sifatini baholash: Piroliz moyining Yonish Issiqligi, Zichligi va Viskozlik kabi parametrlar ASTM standartlari asosida aniqlandi. • Ekologik Tahlil (LCA): CO2 ekvivalenti va energiyaning sof tejamkorligi hisoblab chiqildi. Oʻtkazilgan eksperimentlar optimal piroliz sharoitida LB chiqindilaridan 45-60% gacha suyuq piroliz moyi olish mumkinligini koʻrsatdi. Moyning oʻrtacha yonish issiqligi 38-42MJ/kg ni ISSN: 2582-4686 SJIF 2021-3.261,SJIF 20222.889, 2024-6.875 ResearchBib IF: 9.948 / 2024 VOLUME-5, ISSUE-12 1004 tashkil etdi, bu uni sanoat qozonxonalari uchun samarali qozon yoqilgʻisi sifatida ishlatish imkonini beradi. Koks qoldigʻi umumiy massaning 25-35% ini tashkil etdi. Lak-boʻyoq chiqindilarining murakkab tarkibini samarali qayta ishlashda jarayonning texnik xususiyatlari hal qiluvchi rol oʻynaydi: Harorat Rejimi. Lak-boʻyoq chiqindilari uchun past va oʻrtacha haroratli (400 - 600℃) rejim optimal deb topildi. Bu oraligʻda: • Suyuq moy chiqimi maksimallashadi (fraksiyalanish jarayoni tezlashadi). • Koks fraksiyasi barqarorlashadi: Noorganik pigmentlar va ogʻir metallar koks ichiga oʻtadi va yuqori haroratli gazlanish (koʻmish) xavfi oldi olinadi. Lak-boʻyoq chiqindilaridan olingan piroliz moyining sifati yuqori kislotalilik va kislorodli birikmalar sababli past boʻlishi mumkin. Katalitik piroliz usuli quyidagi maqsadlarda qoʻllaniladi: • Moy sifatini oshirish (Deoksigenatsiya): ZSM-5 kabi zeolit katalizatorlari moydagi kislorodli birikmalarni yoʻqotish orqali uning kalorifik qiymatini oshiradi va yoqilgʻi sifatida foydalanish uchun moslashtiradi. • Ogʻir Metallarni Barqarorlashtirish: Al2O3 yoki Fe2O3 kabi metall oksidlarini qoʻshish , lak-boʻyoq tarkibidagi pigmentlar qoldigʻini koks matritsasida kimyoviy jihatdan inertizatsiya qilishga yordam beradi, bu esa atrof-muhitga chiqish xavfini nolga tushiradi. LCA tahlili natijalariga koʻra, 1 tonna LB chiqindisini piroliz qilish, uni poligonlarga koʻmishga nisbatan quyidagi ekologik afzalliklarni taʼminlaydi: 1. Uglerod izining qisqarishi: Hisob-kitoblar, piroliz orqali har bir tonna qayta ishlangan chiqindidan 2.5 tonna CO2 ekvivalentini tejash mumkinligini koʻrsatdi (koʻmishdagi metan emissiyasining oldi olinishi va yangi qazilma yoqilgʻiga talabning kamayishi hisobiga). 2. Filtratlarning oldi olinishi: Piroliz jarayonida zaharli filtrat (leachate) hosil boʻlmaydi. Pirolizning eng katta afzalligi shundaki, u LB chiqindilarini uchta alohida oqimga ajratadi, bu esa "Zero Waste" tamoyiliga erishish uchun kalit hisoblanadi: 1. Piroliz Moyi: Sanoat qozonxonalari va isitish tizimlari uchun yuqori kaloriyali yoqilgʻi. 2. Sintetik Gaz: Piroliz reaktorining oʻzini isitish uchun ishlatiladi (Energiya-Oʻzini Taʼminlash). 3. Koks Qoldigʻi: Ushbu inert va barqaror qattiq qoldiq toʻliq utilizatsiya uchun quyidagilarga yoʻnaltirilishi mumkin: • Qurilish materiallari qoʻshimchasi: Asfalt-beton qorishmalarida yoki sement ishlab chiqarishda inert toʻldiruvchi sifatida foydalanish. • Faollashtirilgan uglerod olish uchun xomashyo: Yuqori uglerodli qismi ajratib olinib, sanoat filtrlari uchun faollashtirilgan uglerod olish. Piroliz texnologiyasi barcha chiqindi fraksiyalarini qayta ishlashga imkon berib, 100% gacha utilizatsiya darajasiga erishadi, bu esa LB sanoati chiqindilari uchun haqiqiy Toʻliq Resurs Aylanishi (TRR) — Zero Waste modelini shakllantiradi. Xulosa va tavsiyalar Tadqiqot natijalari, Lak-boʻyoq sanoati chiqindilarini qayta ishlashda piroliz texnologiyasi texnik, iqtisodiy va ekologik jihatdan eng samarali va barqaror yechim ekanligini tasdiqladi. ISSN: 2582-4686 SJIF 2021-3.261,SJIF 20222.889, 2024-6.875 ResearchBib IF: 9.948 / 2024 VOLUME-5, ISSUE-12 1005 Asosiy Tavsiyalar: • Texnik darajada: LB chiqindilarining heterogenligini nazorat qilish va piroliz moyining sifatini yaxshilash uchun jarayonga ZSM-5 va metall oksidlarni oʻz ichiga olgan maxsus katalizatorlarni joriy etish zarur. • Siyosiy darajada: Oʻzbekistonning sanoat siyosatida LB chiqindilarini energetik utilizatsiya qilish boʻyicha majburiy kvotalar va subsidiyalar tizimini joriy etish, Zero Waste modelini amaliyotga tatbiq etishni jadallashtiradi. • Amaliy darajada: Pirolizdan keyin qolgan koks qoldigʻini qurilish materiallari sanoatiga qaytarish boʻyicha sanoat miqyosidagi hamkorlik mexanizmlarini yoʻlga qoʻyish. Foydalanilgan Adabiyotlar Roʻyxati 1. Williams, P. T., & Slaney, E. (2007). The recycling of car paint waste using pyrolysis. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 79(1-2), 488-493. 2. Gao, H., Li, J., Cui, Z., Liu, T., & Wang, Y. (2018). Pyrolysis of hazardous paint sludge: Characterization of products and environmental assessment. Waste Management, 79, 786-794. 3. Hossain, M. K., & Al-Haddad, A. (2018). Zero Waste (ZW) manufacturing system and waste management. Journal of Cleaner Production, 181, 196-203. 4. ISO 14040:2006. Environmental management—Life cycle assessment—Principles and framework. International Organization for Standardization. 5. Ahmad, T., & Danish, M. (2018). Prospects of activated carbon from date palm waste: A review. Journal of Cleaner Production, 190, 694-711. 6. Chen, Y., & Ye, H. (2020). Utilization of pyrolysis char from waste tires as a modifier for asphalt pavement. Construction and Building Materials, 230, 116979. 7. Zheng, M., Zhu, X., & Wu, X. (2022). A review of catalytic pyrolysis of plastic waste for oil production. Fuel Processing Technology, 233, 107335. 8. Исмаилов, М. Т., & Азизов, Ш. Н. (2020). Термическое разложение и утилизация полимерных отходов: проблемы и решения. Химическая промышленность сегодня, (4), 3440. 9. Рахимов, Х. Д., & Каримов, А. И. (2021). Энергетическое использование отходов лакокрасочных производств в условиях Узбекистана. Экологический вестник Узбекистана, (3), 12-18. 10. Мирзаева, С. А. (2019). Анализ экологических рисков при захоронении промышленных отходов на полигонах. Вестник Ташкентского государственного технического университета, (1), 45-51. 11. ASTM D4870. Standard Test Method for Determination of Calculated Cetane Index by Four Variable Equation. 12. Oʻzbekiston Respublikasi Vazirlar Mahkamasining qarori. (Masalan: 2019-yil 31-oktabrdagi 951-sonli "Chiqindilarni boshqarish sohasidagi ishlarni tartibga solish toʻgʻrisida"gi qarori).