The potential of waste tire and waste plastics pyrolysis in Southern Savonia region
Hirvonen, Paavo (2017)
Diplomityö
Hirvonen, Paavo
2017
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201708077881
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201708077881
Tiivistelmä
The aim of this thesis was to find the raw material potential, end product marketability and requirements and financial aspects for a new waste tires and plastics pyrolysis plant located in the Southern Savonia region. The results can be limitedly applied also if the asset is built somewhere else in Finland. This process is continuous and produces vendible end products – a metal fraction, carbon black and pyrolysis oil which is refined into EN 590 compliant diesel fuel. The research was conducted by viewing the existing pyrolysis applications and their parameters, contacting the raw material suppliers and machinery vendors and examining the related scientific researches.
Based on the research made, the annual raw material capacity was evaluated to be 15 800 tons – 15 000 tons are waste tires and 800 tons are waste plastics. Raw material suppliers were examined based on the desired location for the asset. The EN 590 diesel is sold to be used as a vehicle fuel. For the carbon black, the applications vary depending on its characteristics from fuel use to plastics and rubber industry and activated carbon production. The metal fraction isn’t attractive to the metal industry. All the end products have a market advantage since they are derived from waste instead of virgin resources. The CAPEX for the pyrolysis plant was evaluated to be around 10 000 000 € and for the OPEX 1 500 000 € annually. The income from the end products was calculated to be 6 400 000 € annually. Based on these, a payback period of 2,5 years was estimated for the investment which is very attractive for a new business activity. According to this study, the potential and feasibility of the studied waste pyrolysis process was found promising. However, the results have a significant error compared with the reality due to different assumptions and missing economic factors. For instance, the CAPEX and OPEX values don’t include all the elements and the end product prices depend on their quality which can’t be predicted. Tämän diplomityön tavoitteena oli esittää Etelä-Savon alueelle rakennutettavan jäterenkaiden ja -muovin pyrolyysilaitoksen toimintaedellytyksiä. Näitä olivat raaka-ainemäärät ja -toimittajat, lopputuotteiden ominaisuudet ja käyttökohteet sekä taloudelliset näkökulmat. Tämän tutkimuksen tuloksia voidaan soveltaa rajoitetusti myös, mikäli laitos suunniteltaisiin muualle Suomeen. Pyrolyysiprosessi on jatkuvatoiminen ja tuottaa lopputuotteina hiilimustaa, metalleja sekä pyrolyysiöljyä, joka jatkojalostetaan edelleen EN 590 diesel-polttoaineeksi. Tutkimus suoritettiin tarkastelemalla olemassa olevia laitoksia, yhteydenotoilla raaka-aine- ja laitetoimittajiin sekä läpikäymällä aiheeseen liittyviä tieteellisiä tutkimuksia.
Tutkimuksen mukaan laitoksen raaka-ainekapasiteetin arvioidaan olevan 15 800 tonnia vuodessa – 15 000 tonnia on jäterenkaita ja 800 tonnia jätemuovia. Raaka-ainetoimittajia tutkittiin laitoksen aiotun sijainnin mukaan. EN 590 polttoaine myydään liikennepolttoaineeksi. Hiilimustan mahdollisia käyttökohteita ovat sen ominaisuuksista riippuen esimerkiksi energiantuotanto, muovi- ja kumiteollisuus sekä aktiivihiilen valmistus. Tuotettu metallijae ei ole metalliteollisuudelle houkutteleva raaka-aine. Kaikki lopputuotteet ovat jätteistä valmistettuja, joten niillä on markkinaetu neitseellisistä raaka-aineista valmistettuihin verrattuna. Laitoksen investointikustannuksiksi arvioitiin noin 10 000 000 € ja käyttökustannuksiksi 1 500 000 € vuodessa. Lopputuotteista saatavan tulon arvioitiin olevan 6 400 000 € vuodessa. Näiden perusteella investoinnin korolliseksi takaisinmaksuajaksi laskettiin 2,5 vuotta, joka olisi taloudellisesti todella kannattava. Tutkimuksen perusteella pyrolyysilaitoksen toteutusmahdollisuudet ja taloudellinen kannattavuus todettiin lupaaviksi. Tulokset eivät tarjoa kuitenkaan tarkkaa arviota tehtyjen oletusten ja joidenkin kustannustekijöiden puuttumisen takia. Esimerkiksi CAPEX- ja OPEX-arviot eivät sisällä kaikkia tekijöitä ja lopputuotteiden hintoihin vaikutavat niiden ominaisuudet, joita ei voida ennustaa etukäteen.
Based on the research made, the annual raw material capacity was evaluated to be 15 800 tons – 15 000 tons are waste tires and 800 tons are waste plastics. Raw material suppliers were examined based on the desired location for the asset. The EN 590 diesel is sold to be used as a vehicle fuel. For the carbon black, the applications vary depending on its characteristics from fuel use to plastics and rubber industry and activated carbon production. The metal fraction isn’t attractive to the metal industry. All the end products have a market advantage since they are derived from waste instead of virgin resources. The CAPEX for the pyrolysis plant was evaluated to be around 10 000 000 € and for the OPEX 1 500 000 € annually. The income from the end products was calculated to be 6 400 000 € annually. Based on these, a payback period of 2,5 years was estimated for the investment which is very attractive for a new business activity. According to this study, the potential and feasibility of the studied waste pyrolysis process was found promising. However, the results have a significant error compared with the reality due to different assumptions and missing economic factors. For instance, the CAPEX and OPEX values don’t include all the elements and the end product prices depend on their quality which can’t be predicted.
Tutkimuksen mukaan laitoksen raaka-ainekapasiteetin arvioidaan olevan 15 800 tonnia vuodessa – 15 000 tonnia on jäterenkaita ja 800 tonnia jätemuovia. Raaka-ainetoimittajia tutkittiin laitoksen aiotun sijainnin mukaan. EN 590 polttoaine myydään liikennepolttoaineeksi. Hiilimustan mahdollisia käyttökohteita ovat sen ominaisuuksista riippuen esimerkiksi energiantuotanto, muovi- ja kumiteollisuus sekä aktiivihiilen valmistus. Tuotettu metallijae ei ole metalliteollisuudelle houkutteleva raaka-aine. Kaikki lopputuotteet ovat jätteistä valmistettuja, joten niillä on markkinaetu neitseellisistä raaka-aineista valmistettuihin verrattuna. Laitoksen investointikustannuksiksi arvioitiin noin 10 000 000 € ja käyttökustannuksiksi 1 500 000 € vuodessa. Lopputuotteista saatavan tulon arvioitiin olevan 6 400 000 € vuodessa. Näiden perusteella investoinnin korolliseksi takaisinmaksuajaksi laskettiin 2,5 vuotta, joka olisi taloudellisesti todella kannattava. Tutkimuksen perusteella pyrolyysilaitoksen toteutusmahdollisuudet ja taloudellinen kannattavuus todettiin lupaaviksi. Tulokset eivät tarjoa kuitenkaan tarkkaa arviota tehtyjen oletusten ja joidenkin kustannustekijöiden puuttumisen takia. Esimerkiksi CAPEX- ja OPEX-arviot eivät sisällä kaikkia tekijöitä ja lopputuotteiden hintoihin vaikutavat niiden ominaisuudet, joita ei voida ennustaa etukäteen.