Томские химики из Института химии нефти СО РАН разработали технологию термического крекинга, позволяющую получать товарные топливные фракции из несортированных пластиковых отходов. Процесс идёт при температуре 475 °C и практически не оставляет отходов.
Специалисты Института химии нефти Сибирского отделения РАН (Томск) выявили оптимальные условия переработки пяти самых распространённых видов пластикового мусора — полиэтилена высокой и низкой плотности, полипропилена, полистирола и полиэтилентерефталата. Как сообщили в пресс-службе Томского научного центра СО РАН, речь идёт о пакетах, флаконах от шампуней, бутылках от напитков и пищевых контейнерах — то есть о том, что ежедневно оказывается в мусорной корзине .
Как это работает
Технология основана на термическом крекинге — процессе расщепления длинных полимерных цепей под воздействием высокой температуры. В отличие от механической переработки, которая лишь меняет форму пластика, крекинг разрушает его молекулярную структуру, превращая твёрдое сырьё в жидкий продукт, аналогичный нефтяному .
Сначала пластик очищают от пыли и примесей, измельчают, а затем загружают в реактор. Нагрев до 475 °C занимает 11 минут, после чего смесь выдерживают при этой температуре ещё пять минут. Этого времени достаточно для образования жидких продуктов: бензиновая фракция составляет 35% от общего объёма продуктов пиролиза, дизельная — 33%. Помимо жидкости образуются газ и твёрдый углеродный остаток — кокс .
Почему это выгодно
Ключевое преимущество технологии — безотходность. Кокс, который обычно считают побочным продуктом и выбрасывают, томские учёные предлагают использовать повторно. Обработанный щёлочью углеродный остаток добавляют в реактор в качестве катализатора — всего четверть процента от общей массы сырья. Это позволяет увеличить выход бензиновой фракции более чем на 13% .
Кроме того, пластик, в отличие от нефти, изначально не содержит серы. Это значит, что при переработке в атмосферу не попадает сероводород, а сам процесс наносит меньшую нагрузку на окружающую среду .
Что с качеством топлива
По словам младшего научного сотрудника лаборатории углеводородов и высокомолекулярных соединений нефти ИХН СО РАН Ульяны Фроловой, полученный бензин по составу частично соответствует требованиям к товарному топливу. Дизельная фракция после крекинга нуждается в дополнительной гидропереработке — после этого этапа очистки её характеристики становятся практически эквивалентны зимнему дизельному топливу класса 0, что открывает возможность практического применения .
Ограничения и перспективы
Пока технология проверена на чистом измельчённом пластике. С грязными смешанными отходами учёные ещё не работали: состав примесей в реальном мусоре всегда разный, и реакция может вести себя непредсказуемо. Тем не менее, исследователи планируют сосредоточиться на доведении качества дизельной фракции до существующих стандартов и изучении возможностей масштабирования технологии .
Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (проект № 24-73-00058). Результаты опубликованы в журнале Recycling .