В Перми разработали инновационный способ превращения пластиковых отходов в топливо
Исследователи Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) представили новую технологию переработки пластикового мусора с использованием нефтяных продуктов. Новый метод позволяет не только эффективно утилизировать пластик, но и получать топливные смеси, пригодные для дальнейшего промышленного применения.
Традиционные способы обращения с пластиковыми отходами — захоронение, сжигание или механическая переработка — часто приводят к загрязнению окружающей среды и не всегда экономически оправданы. Учёные ПНИПУ предложили альтернативный подход: растворение пластикового мусора в вакуумном газойле, тяжелой фракции нефтепереработки, на специальной установке. При этом технология практически не приводит к выбросу токсичных веществ, что делает её более безопасной для природы.
В ходе экспериментов специалисты смешивали полиэтилен низкой плотности с вакуумным газойлем. Смесь подвергалась нагреву при различных температурах — 150, 200 и 250 °C — в течение трёх часов. Было добавлено 5% пластика к нефтепродукту, после чего исследователи анализировали физико-химические свойства полученного раствора.
«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.
Ключевым этапом стало определение температуры, при которой пластик полностью растворяется в газойле и образует однородную смесь, пригодную для дальнейшей переработки. Оптимальной оказалась температура 200 °C — при ней полученный раствор обладал следующими характеристиками:
- Температура перехода в вязко-текучее состояние: выше 75 °C
- Плотность: 0,924 г/см³
- Коксуемость: 0,5 масс.%
Эти параметры соответствуют промышленным стандартам для производства бензина и газа. Для сравнения, допустимые значения плотности составляют 0,87–0,95 г/см³, вязкости — не менее 5–15 мм²/с при 50 °C, а коксуемости — от 3 до 7 масс.%.
«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.
Разработанная технология позволяет не только снизить объёмы пластикового мусора, но и использовать его как ценное сырьё для производства топлива и других нефтепродуктов. Такой подход открывает новые возможности для комплексной переработки отходов и способствует развитию более экологичных производственных цепочек.
Исследование реализовано в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030».