В России образуется от 3,5 до 8,5 миллионов тонн пластикового мусора в год, причем ожидается, что к 2025 году это количество удвоится. Из них вторично перерабатывается только 5-12%, потому что процесс остается низкорентабельным, а первичное сырье остается легкодоступным. Производители предпочитают использовать более простые, традиционные подходы, не используя вторичный пластик. Сегодня, когда экономика подходит к производству замкнутого цикла, возникает потребность в новых технологиях, которые можно внедрить в существующие промышленные цепочки. Ученые ПНИПУ разработали установку из отечественных комплектующих, с помощью которой можно экологичным способом получать различные виды топлива из пластиковых отходов. Технология позволит легко извлекать продукт, с которым производства уже умеют работать.
Для крупных предприятий важно соответствовать требованиям экологической безопасности. К ним относится не только утилизация промышленных отходов, но и переход на производство замкнутого цикла и достижение углеродной нейтральности к 2060 году, согласно утвержденной доктрине Президента России. Возникает потребность в долгосрочных решениях, которые эффективно справятся с промышленными отходами и минимизируют риски для бизнеса.
Сейчас существует несколько методов переработки. Механический – дробление пластикового мусора на мелкие гранулы, биологический – компостирование, химический – разрушение отходов с помощью управляемых реакций и термический – сжигание бытового мусора. Высокая конкуренция компаний и большая сырьевая база привели к использованию более дешевых из них – тех, что заточены под высокую производительность, но пренебрегают охраной окружающей среды.
Ежегодно в России свыше 500 миллионов тонн пластиковых отходов сжигают для последующего получения вторичных гранул. Открытое горение материала приводит к образованию углекислого газа и токсичных соединений. При этом сильно загрязненные отходы переработать таким способом нельзя, и 15% от их массы неизбежно отправляется на выброс. Низкая стоимость и высокое качество чистого сырья, в отличие от вторичных гранул, делает этот способ непопулярным. Более того, до 20% изделий из таких гранул не могут быть повторно переработаны из-за сильного падения качества.
Устаревшие технологические решения не отвечают требованиям экологической безопасности, обладают высокой стоимостью по сравнению с зарубежными аналогами, нуждаются в больших производственных площадках и вовлечении рабочего персонала в грязный процесс ручной сортировки.
Ученые ПНИПУ разработали устройство, которое перерабатывает широкий спектр промышленных отходов. Оно требует в 4 раза меньше рабочей площади и полностью состоит из отечественных комплектующих. Разработка предназначена для глубокой переработки отходов с помощью универсального растворителя – воды в состоянии флюида. Комплекты проектируются на основе базовой технологической схемы и могут быть адаптированы под задачи заказчика, учитывая вид и состав сырья, требуемую мощность и необходимую глубину переработки.
– В обычном состоянии вода не обладает достаточными свойствами для разложения пластика. Однако это можно изменить. Мы поместили воду в замкнутую систему, нагрели до 373 градусов Цельсия и сжали под давлением выше 217 атмосфер. Так вещество достигло критической точки и перешло в состояние флюида, одновременно оставаясь жидкостью и газом. Это позволяет разрушать самые сложные химические цепочки промышленных отходов и при этом не дает им склеиваться обратно, создавая еще более сложные отходы. Вода становится не только одним из самых эффективных растворителей, но и самым экологически чистым, – говорит аспирант-ассистент кафедры автоматики и телемеханики, резидент Бизнес-инкубатора «Динамика роста» ПНИПУ Глеб Иванов.
Уникальность решения заключается в том, что для работы не требуется предварительная сортировка и очистка сырья, при переработке получается сразу готовый товар.
– Существующие технологии переработки пластика, например, за счет горения, позволяют получать очищенные вторичные гранулы, в то время как результат нашего решения – исходный нефтепродукт, который может быть использован для производства топлива. Предлагаемое решение разделяет сложные отходы на простые составляющие, для них не требуется отдельный рынок сбыта, как в случае со вторичным сырьем. На выходе получаются различные виды топлива: бензин, керосин, дизель, суммарно до 85% от общего объема исходного сырья. Все, что не смогут переработать другие, сможем мы, – подводит итог научный руководитель проекта, главный технолог «НЭП-Пермь» Олег Иванов.
Разработка ученых Пермского Политеха способна перерабатывать более ста видов проимышленных отходов, тогда как аналогичные решения специализируются только на 5-10 однотипных. В России среди похожих разработок существуют только лабораторные установки, не пригодные для масштабирования под промышленные задачи, а производство в Китае дороже в 2-3 раза и не имеет местных ресурсов для ремонта и обслуживания. Ученые уже получили письма заинтересованности в проекте от нефтехимических компаний и грант от ФСИ, благодаря которому уже создано пилотное оборудование. Совместно с крупнейшей из них уже сейчас проводят испытания первых образцов и ведут переговоры для заключения договора на внедрение.