Сотрудники Института химии нефти СО РАН (Томск) выявили оптимальные условия переработки пяти видов несортированных пластиковых отходов в товарные бензиновые и дизельные фракции. Благодаря рециклингу углеродных остатков (обработанного щелочью кокса) в результате термического крекинга удалось повысить выход бензиновых фракций более чем на 13 %. Полученные результаты опубликованы в высокорейтинговом журнале первого квартиля Recycling.
«Мы предложили эффективный способ переработки пяти видов несортированных отходов: полиэтилена высокой и низкой плотности, полипропилена, полистирола, полиэтилентерефталата. Это самые распространённые виды мусора — пакеты, флаконы от шампуней, бутылки от напитков, пищевые контейнеры. Превращение этих отходов в востребованные виды топлива наглядно показывает один из вариантов успешного решения проблемы утилизации несортированных отходов», — рассказала младший научный сотрудник лаборатории углеводородов и высокомолекулярных соединений нефти ИХН СО РАН Ульяна Фролова.
Как содержимое мусорной корзины превратить в топливо для автомобиля? Руководитель проекта кандидат химических наук Никита Свириденко, старший научный сотрудник лаборатории углеводородов и высокомолекулярных соединений нефти ИХН СО РАН, пояснил, что сначала пластик очищается от пыли, грязи и посторонних примесей для обеспечения однородности состава смеси, затем отходы дробятся и измельчаются до небольших размеров для удобства дальнейшей переработки.
Затем это сырье отправляется для термического крекинга в лабораторный реактор, который нагревается до температуры 475 °C в течение 11 минут, после чего нагрев смеси из отходов при этой температуре продолжается ещё пять минут. Этого времени хватает для образования жидких продуктов — бензиновой и дизельной фракций, объём которых в общем объёме продуктов пиролиза составляет 35 % и 33 % соответственно. Кроме этого, образуются газообразные продукты и твёрдый углеродный остаток — кокс.
«Повторное использование кокса, обработанного щелочью, позволяет обеспечить селективность реакции и увеличить на 13 % выход товарной бензиновой фракции. Масса такой добавки составляет всего лишь четверть процента от общей массы загруженных в реактор отходов», — уточнил Никита Николаевич.
Дело в том, что обработка кокса щёлочью меняет структуру его пор, увеличивая долю микропор, которые способствуют удерживанию легкого сырья и облегчают его превращение в бензиновые фракции. В свою очередь повышенная удельная поверхность обработанного кокса создает больше активных центров для реакций крекинга, что ведёт к более глубокому и контролируемому разложению пластика.
В числе задач, на которых планируют сосредоточиться учёные, — доведение качества получаемой дизельной фракции до существующих сейчас стандартов, а также изучение возможностей масштабирования технологии.
Исследования выполняются при поддержке РНФ (проект № 24-73-00058).
Источник: пресс-служба Томского научного центра СО РАН.