Оцінка потужності та викидів паливних сумішів пластикових відходів, отриманих піролізом, в двигунах внутрішнього згорання

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.318593

Ключові слова:

пластикові відходи, піроліз, паливна суміш, потужність, вихлопні гази, види пластмас

Анотація

Енергія, особливо з викопного палива, необхідна для повсякденного життя, тоді як пластикові відходи становлять дедалі більшу загрозу для навколишнього середовища. Методи утилізації пластикових відходів, такі як захоронення та спалювання, спричиняють забруднення. Тому потрібен процес, який перетворює пластикові відходи на паливо. Об'єктом дослідження є продуктивність двигуна. Вирішуваною проблемою є зв’язок між використанням суміші викопного та піролізного палива на продуктивність двигунів внутрішнього згоряння.

Це дослідження використовує систематичний процес збору даних для отримання точних і надійних результатів. Було підготовлено необхідне обладнання, в тому числі динамометр і газоаналізатор, а двигун прогріто до стабільної робочої температури 80 °C. Потім мотоцикл розташовують на динамометрі з вирівняними задніми шинами та закріпленими передніми для запобігання руху. Збір даних проводився при частоті обертання двигуна 2000, 3000, 4000, 5000 і 6000 об/хв, використовуючи три паливні суміші: 10 % пластикове піролізне паливо з 90 % RON 90, 20 % пластикове піролізне паливо з 80 % 90 RON і 30 % пластикове піролізне паливо з 70 % RON 90. Кожне випробування повторювалося тричі, при цьому вихідна потужність вимірювалася за допомогою динамометра, а викиди вихлопних газів (рівні CO і HC) реєструвалися за допомогою газоаналізатора. Результати випробувань показують, що оптимальною паливною сумішшю для досягнення максимальної потужності двигуна є суміш PE-RON 90 із співвідношенням 20:80, що забезпечує найкращу продуктивність на середніх і високих обертах двигуна (3000–6000 об/хв) з низькими викидами CO. Найвища потужність (1,05) спостерігається при 4000 об/хв, тоді як сплав PE-RON 90 30:70 забезпечує найкращу потужність при 6000 об/хв (0,78 % CO). Крім того, піролізна паливна суміш значно знижує викиди CO та HC, причому суміш PE-RON 90 30:70 показує найнижчий CO (0,78 % при 6000 об/хв) і стабільно знижує викиди HC у всьому діапазоні обертів на хвилину

Біографії авторів

Sugeng Hadi Susilo, State Polytechnic of Malang

Assosiate Professor

Department of Mechanical Engineering

Imam Mashudi, State Polytechnic of Malang

Assosiate Professor

Department of Mechanical Engineering

Santoso Santoso, State Polytechnic of Malang

Assosiate Professor

Department of Electronic Engineering

Agus Hardjito, State Polytechnic of Malang

Assosiate Professor

Department of Mechanical Engineering

Dwi Pebrianti, International Islamic University Malaysia

Assosiate Professor

Department of Mechanical & Aerospace Engineering

Посилання

  1. Miandad, R., Rehan, M., Barakat, M. A., Aburiazaiza, A. S., Khan, H., Ismail, I. M. I. et al. (2019). Catalytic Pyrolysis of Plastic Waste: Moving Toward Pyrolysis Based Biorefineries. Frontiers in Energy Research, 7. https://doi.org/10.3389/fenrg.2019.00027
  2. Budsaereechai, S., Hunt, A. J., Ngernyen, Y. (2019). Catalytic pyrolysis of plastic waste for the production of liquid fuels for engines. RSC Advances, 9 (10), 5844–5857. https://doi.org/10.1039/c8ra10058f
  3. Aziz, A. N., Al-Dadah, R., Kuznetsova, I., Mahmoud, S., Dhesi, S., Effiong, C., Kanu, E. (2021). Conversion of Mixed Waste of Wood and Plastic to Clean Fuels Using Pyrolysis in Nigeria – Numerical Study. Proceedings of the 7th World Congress on Mechanical, Chemical, and Material Engineering. https://doi.org/10.11159/htff21.135
  4. Olalo, J. (2021). Characterization of Pyrolytic Oil Produced from Waste Plastic in Quezon City, Philippines Using Non-catalytic Pyrolysis Method. Chemical Engineering Transactions, 86, 1495–1500. https://doi.org/10.3303/CET2186250
  5. Nafii, A., Irawan, B. (2024). Effect of ethanol and water fuel mixture in direct injection diesel engine on power and specific fuel consumption. Evrimata: Journal of Mechanical Engineering, 1 (2), 44–50. https://doi.org/10.70822/evrmata.vi.36
  6. Suhartono, S., Romli, A., Harsanti, M., Suharto, S., Achmad, F. (2022). Characteristics study of liquid fuel from pyrolysis of polyethylene plastic waste. Jurnal Teknologi, 84 (4), 57–64. https://doi.org/10.11113/jurnalteknologi.v84.17517
  7. Santoso, S., Yulianto, F. A., Yudiyanto, E., Aditya, C., Sabarudin, S. (2024). The Effect of Fuel Pump Pressure and Number of Injector Holes on 150cc Matic Motorcycle Performance. Asian Journal Science and Engineering, 2 (2), 117. https://doi.org/10.51278/ajse.v2i2.1020
  8. Aragaw, T. A., Mekonnen, B. A. (2021). Current plastics pollution threats due to COVID-19 and its possible mitigation techniques: a waste-to-energy conversion via Pyrolysis. Environmental Systems Research, 10 (1). https://doi.org/10.1186/s40068-020-00217-x
  9. Selvaranjan, K., Navaratnam, S., Rajeev, P., Ravintherakumaran, N. (2021). Environmental challenges induced by extensive use of face masks during COVID-19: A review and potential solutions. Environmental Challenges, 3, 100039. https://doi.org/10.1016/j.envc.2021.100039
  10. Al Aiti, M., Jehnichen, D., Fischer, D., Brünig, H., Heinrich, G. (2018). On the morphology and structure formation of carbon fibers from polymer precursor systems. Progress in Materials Science, 98, 477–551. https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2018.07.004
  11. Naufal Hana Rizqullah, Monasari, R., Utami Handayani, S., Aditya, C. (2024). Effect of mixing plastic pyrolysis oil with pertamax and variation of ignition timing on performance and emissions. Evrimata: Journal of Mechanical Engineering, 1 (1), 21–24. https://doi.org/10.70822/evrmata.vi.18
  12. Desnia, E., Rosie, E., Hartono, S. B., Simanullang, W. F., Anggorowati, A. A., Lourentius, S. (2024). Optimization of pyroliysis of polypropylene and polyethylene based plastic waste become an alternative oil fuel using bentonite catalyst. E3S Web of Conferences, 475, 05006. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202447505006
  13. Mustapa, M. S. B., Setiawan, A., Gumono, G. (2023). The Effect of Active Carbon from Coconut Shell as an Adsorbent on Motorcycle Exhaust Gas Emissions and Engine Performance. Asian Journal Science and Engineering, 2 (1), 13–21. https://doi.org/10.51278/ajse.v2i1.675
  14. Kurniawan, S., Pebrianti, D. (2023). Optimization Study of the Ratio of Bioethanol Bioaceton Ron 90 on the Power and Emissions of a 110cc Gasoline Motor. Asian Journal Science and Engineering, 2 (1), 22. https://doi.org/10.51278/ajse.v2i1.759
  15. Al-Fatesh, A. S., AL-Garadi, N. Y. A., Osman, A. I., Al-Mubaddel, F. S., Ibrahim, A. A., Khan, W. U. et al. (2023). From plastic waste pyrolysis to Fuel: Impact of process parameters and material selection on hydrogen production. Fuel, 344, 128107. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2023.128107
  16. Mottaa, I. L., Marchesanb, A. N., Guimarãesc, H. R., Chagasc, M. F., Bonomic, A., Macielb, M. R. W., Filho, R. M. (2024). Co-Pyrolysis of Lignocellulosic Residues and Plastics: a Simulation Approach to Predict Product Yields. Chemical Engineering Transactions, 109, 139–144. https://doi.org/10.3303/CET24109024
  17. Rizqiani, F., Irawan, B. (2024). Effect of a Mixture of Gasoline and Ethanol in a Direct Injection System Engine on Power and Specific Fuel Consumption. Evrimata: Journal of Mechanical Engineering, 1 (3), 63–68. https://doi.org/10.70822/evrmata.v1i03.34
  18. Stallkamp, C., Hennig, M., Volk, R., Stapf, D., Schultmann, F. (2024). Pyrolysis of mixed engineering plastics: Economic challenges for automotive plastic waste. Waste Management, 176, 105–116. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2024.01.035
  19. Sánchez-Borrego, F. J., Álvarez-Mateos, P., García-Martín, J. F. (2021). Biodiesel and Other Value-Added Products from Bio-Oil Obtained from Agrifood Waste. Processes, 9 (5), 797. https://doi.org/10.3390/pr9050797
  20. Putra Gitama, N., Hidayat, N., Pebrianti, D. (2024). Effect of Coconut Shell-Based Active Carbon Adsorbent on Motorcycle Exhaust Gas Emissions. Evrimata: Journal of Mechanical Engineering, 1 (3), 88–96. https://doi.org/10.70822/evrmata.v1i03.57
  21. Majzoub, W. N., Al-Rawashdeh, M., Al-Mohannadi, D. M. (2024). Toward Building Circularity in Sustainable Plastic Waste Conversion. ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 12 (23), 8642–8661. https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.4c00383
  22. Hossain, S. T., Mahmud, M. A. P. (2024). Optimizing process parameters and materials for the conversion of plastic waste into hydrogen. Engineering Research Express, 6 (4), 045319. https://doi.org/10.1088/2631-8695/ad829f
  23. Yaqoob, H., Ali, H. M., Sajjad, U., Hamid, K. (2024). Investigating the potential of plastic pyrolysis oil-diesel blends in diesel engine: Performance, emissions, thermodynamics and sustainability analysis. Results in Engineering, 24, 103336. https://doi.org/10.1016/j.rineng.2024.103336
Оцінка потужності та викидів паливних сумішів пластикових відходів, отриманих піролізом, в двигунах внутрішнього згорання

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-12-27

Як цитувати

Susilo, S. H., Mashudi, I., Santoso, S., Hardjito, A., & Pebrianti, D. (2024). Оцінка потужності та викидів паливних сумішів пластикових відходів, отриманих піролізом, в двигунах внутрішнього згорання . Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(10 (132), 19–25. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.318593

Номер

Том 6 № 10 (132) (2024): Екологія

Розділ

Екологія

Ліцензія

Авторське право (c) 2024 Sugeng Hadi Susilo, Imam Mashudi, Santoso Santoso, Agus Hardjito, Dwi Pebrianti

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.