«Во время сортировки мусора остается большое количество неперерабатываемого пластика. Как правило, это смесь обычных загрязненных тонких пленок (пакеты-маечки) и неликвидного пластика, который загрязнен или смешан. Сейчас это все сжигается, в лучшем случае – отправляется на цементные заводы для замещения природного газа. И в целях нацпроекта "Экология", и в региональных нормативах прописано, что такой пластик должен извлекаться из потока захораниваемых отходов. Но глобального решения, что с ним делать, пока ни у кого нет», – цитирует пресс-служба вуза директора по развитию НЭК Александра Климова.
Технология состоит из нескольких стадий. Первая – пиролиз, термическая деструкция без доступа кислорода, которая проходит при 400-600 градусах. На выходе получается неоднородная смесь углеводородов, содержащих большое количество загрязнений и ароматических соединений. Затем проводится ректификация – разделение двойных или многокомпонентных смесей за счет массообмена между паром и жидкостью. На этой стадии смесь распадается по фракциям и по температуре кипения. Продукт становится чище, но его еще нельзя применять в качестве топлива.
«Пиролиз и дальнейшая очистка – это достаточно распространенный способ переработки, он широко применяется и в России, и в мире. Но стоит задача: каким образом из этого низкокачественного и достаточно непредсказуемого топлива получить то, что можно залить в бензобак автомобиля или даже в самолет?» – добавил Климов.
Для этого нужна каталитическая технология, которую начали разрабатывать в НГУ. Первые эксперименты в вузе начали с известных систем: никель-молибденовых катализаторов на алюмооксидном носителе. На них удалось получить первые положительные результаты.
«Тем не менее, так как процесс проводится в микроканальных реакторах – стальных капиллярах диаметром около миллиметра, это накладывает свои ограничения на приготовление катализатора и его эксплуатацию. В будущем мы планируем подобрать параметры, позволяющие получить качественное синтетическое топливо, и оптимизировать технологию», – рассказала младший научный сотрудник Екатерина Воробьева.
Ученые НГУ предложили параметры технологии, загрузку, соотношение инертного материала и катализатора. Новая технология прошла первые испытания.
«В каталитической системе поддерживается температура около 300 °C, высокое давление водорода и происходит гидрирование смеси. На выходе мы получили прозрачную жидкость с привычным нерезким запахом моторного топлива и практически нулевым содержанием серы, подходящую для применения в двигателях внутреннего сгорания», – объяснил Климов.
Теперь ученым нужно модифицировать установку по гидрированию, чтобы она могла стабильно функционировать более тысячи часов, а также отработать все циклы автоматической регенерации катализатора, продумать технические решения и подобрать оптимальные параметры каталитического процесса.
В 2024 году планируется сделать пилотную каталитическую установку, которая сможет перерабатывать не граммы, а килограммы в час. Также сейчас создается промышленный образец пиролизной системы, способной справляться за час с тонной отходов. Топливо из пластика будет иметь преимущество в цене по сравнению с другими неископаемыми источниками топлива.
