Ежегодно производство пластика вырастает на 5-6%, а его утилизация становится серьезной проблемой. Традиционные методы — захоронение, сжигание или переработка — не всегда эффективны и могут наносить вред окружающей среде. Ученые Пермского Политеха предложили новый способ — утилизировать пластиковые отходы с продуктами переработки нефти на специальной установке. Технология подразумевает растворение пластика под действием температуры практически без выделения токсинов, что позволяет бороться с загрязнениями. Помимо этого, эта смесь подходит для получения бензина и газа, так как обладает нужными характеристиками.
В ПНИПУ нашли способ утилизировать пластик при получении нефтепродуктов / © Nick Fewings, Unsplash
Исследование проведено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
В России ежегодно образуется около 8-9 миллионов тонн пластиковых отходов. Чтобы не допустить масштабного экологического урона, их закапывают, механически измельчают без нагрева и воздействия химикатов или сжигают, что провоцирует выброс вредных веществ в атмосферу.
Ученые Пермского Политеха создали новый метод утилизации пластика, который может не только уменьшить количество полимерных отходов, но и повысить выход легких нефтепродуктов. Для этого они смешали полиэтилен высокого давления с вакуумным газойлем — одним из тяжелых продуктов переработки нефти.
– Когда нефть нагревают на заводе, из нее последовательно испаряются разные вещества: сначала бензин, потом дизель, а вакуумный газойль — это то, что остается в конце, так называемая «тяжелая» нефть. Из него обычно делают топливо, перерабатывают в тот же бензин на предприятиях. В нашем исследовании мы пробуем смешать его с пластиком, который хорошо растворяется в нем при нагреве. Такой метод не только утилизирует отходы, но и пригодится в производстве. Из смеси этих компонентов могут получиться полезные продукты, однако для этого требуются определенные условия, которых мы и пытались добиться в своих экспериментах, – комментирует Алина Олькова, ассистент кафедры «Химические технологии» ПНИПУ.
Особенность тяжелых фракций нефти в том, что она состоит из длинных и сложных по составу молекул. Чтобы получить из нее более ценные продукты, такие как бензин и газ, необходим высокотемпературный режим, разрушающий большие молекулярные структуры на меньшие составляющие. Аналогичный механизм расщепления действует также и на молекулы полимеров, присутствующих в составе смеси.
– Нам необходимо было выяснить, при каких условиях смесь начинает приобретать необходимые характеристики, которые позволят извлекать из нее нефтепродукты. Эксперименты проводились при трех температурах: 150, 200 и 250 градусах Цельсия. Мы добавили 5% пластика в газойль и мешали 3 часа. Затем измерили вязкость жидкости, чтобы выяснить возможность ее транспортировки по технологическому оборудованию, а также установили вероятность образования коксового осадка при сгорании данной смеси.
В результате при температуре 200 градусов пластик хорошо растворился в газойле и образовал однородную смесь с подходящими свойствами для применения в промышленности – температура, при которой смесь переходит в вязко-текучее состояние выше 75 градусов Цельсия, плотность раствора 0,924 г/см3, а коксуемость смеси составляет 0,5 масс.%. Для извлечения нефтепродуктов эти показатели должны достигать оптимальных значений. Для плотности это 0,87-0,95 г/см3, вязкость не 5–15 мм²/с при 50 градусах Цельсия и для показателя коксуемости значения находятся в пределах от 3 до 7 масс.%. Отсюда следует вывод, что наша технология удовлетворяет норме и может применяться в промышленности, – поясняет Валерий Рябов, профессор, заведующий кафедрой «Химические технологии» ПНИПУ.
Метод ученых ПНИПУ позволяет не только частично избавляться от пластикового мусора, но и использовать его как сырье для производства топлива или других нефтепродуктов. Это шаг к более экологичной и эффективной переработке, который открывает новые возможности для утилизации пластиковых отходов с пользой для промышленности. Разработка ведется в рамках продолжения этого проекта.
