Ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) предложили новый способ утилизировать отходы пластмасс с продуктами переработки нефти на специальной установке. Применяемая технология позволяет растворять пластик под действием температуры практически без выделения токсинов. Помимо экологического аспекта, получаемая смесь обладает необходимыми характеристиками для выпуска бензина и газа, сообщается в пресс-релизе ПНИПУ.
Сотрудники Пермского Политеха создали новый метод утилизации пластмасс, смешав полиэтилен низкой плотности (ПЭНП) с вакуумным газойлем — одним из тяжелых продуктов переработки нефти.
Валерий Рябов, заведующий кафедрой «Химические технологии» ПНИПУ, доктор технических наукИзображение: пресс-служба ПНИПУ
«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 °С. Мы добавили 5% пластика в газойль и мешали три 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 °С 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 °С, 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 менее 5–15 мм²/с при 50 °С, 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, заведующий кафедрой «Химические технологии» ПНИПУ, доктор технических наук.
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.
Исследование проведено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030».