Метод переработки многокомпонентных и загрязненных полимерных отходов с помощью процессов медленного пиролиза предложили исследователи Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ), 20 ноября сообщает пресс-служба вуза.

С каждым годом в мире растет объем продукции, производимой из полимерных материалов, и вместе с ним растет объем бытовых и технических отходов пластика. Неутешительные прогнозы обещают, что к 2050 году на полигонах скопится порядка 12 млрд тонн полимерных отходов, при том что в природе время полного разложения пластика составляет от десятков до сотен лет.

Вторичная переработка пластика часто затруднена в случае использования в изделиях нескольких слоев из разного материала, а также красителей и различных наполнителей. Поэтому поиском новых методов утилизации таких отходов заняты многие научные коллективы.

Метод, предложенный учеными Пермского Политеха, заключается в длительном разложении материала под действием температуры — пиролизе. Этим способом из загрязненных отходов пластика можно получить вторичные продукты для использования их в качестве топлива или модификаторов битума.

Исследование этого метода политехники представили в статье «Перспективы термохимической утилизации многокомпонентных и загрязненных полимерных отходов», опубликованной в журнале «Транспорт. Транспортные сооружения. Экология», № 3, 2023 год.

Предложенный учеными ПНИПУ медленный пиролиз пластиковых отходов, которые трудно или невозможно пустить во вторичную переработку, является экологичной альтернативой их сжиганию, при котором в воздух могут выделяться вещества, опасные для окружающей среды и человека.

Пиролиз же выполняется в изолированной камере с откачанным кислородом, что делает его безопасным для окружающей среды. Такая технология позволяет с успехом перерабатывать многокомпонентные и загрязненные полимерные отходы, например, в топливо или модификаторы битума, используемого для дорожного покрытия.

В экспериментальных исследованиях разрабатываемого метода ученые в качестве исходного сырья взяли полиэтилен низкой плотности, полипропилен, резиновую крошку из автомобильных покрышек, которые измельчили на шредере, а в качестве «загрязнителей» использовали сосновые опилки и подсолнечное масло.

Исследуемый образец массой 20 грамм они загружали в стальной трубчатый реактор, который помещали в предварительно нагретую до требуемой температуры печь. Медленный пиролиз происходил при давлении до 10 атмосфер. После его завершения реактор доставали и охлаждали, а образец извлекали для дальнейшего анализа.

Научный сотрудник кафедры «Охрана окружающей среды» ПНИПУ, кандидат технических наук Марина Красновских рассказала о проведенных исследованиях:

«В результате пиролиза чистых полиэтилена и полипропилена с примесями опила и масла при температурах 510–590 °С и времени термообработки 30–60 минут во всех случаях мы получили жидкости, по внешнему виду и запаху напоминающие продукты из природной нефти. Полученные нами образцы пиролизного топлива содержат в своем составе достаточно легкие фракции, начинают испаряться уже при комнатной температуре».

Теплота сгорания полученных образцов топлива оказалась в пределах 50–56 МДж/кг, что приближается к значениям теплотворности традиционных видов жидкого топлива.

Таким образом, исследование подтвердило идею, что применение пиролиза отходов полимеров с загрязняющими веществами, такими как масла или растительные целлюлозосодержащие отходы, позволяет получать топливо с высокой теплотворной способностью в технологически удобном жидком виде.

Эксперимент с резиновой крошкой из отработанных покрышек с добавлением растительных масел позволил получить битумоподобный продукт, потенциально применимый для модификации битума, используемого для дорожных покрытий.

Применение предложенного учеными ПНИПУ метода медленного пиролиза загрязненных полимерных пластиковых отходов, создавая из них топливо, может одновременно способствовать снижению добычи полезных ископаемых и уменьшать выбросы парниковых газов и негативное влияние отходов пластика на окружающую среду.