Молодые ученые из Института химии нефти СО РАН (Томск) создают доступные и эффективные способы переработки пластиковых отходов в товарные топливные фракции — бензин и дизельное топливо. Эти технологии будет легко внедрить на действующих нефтеперерабатывающих заводах.
«С каждым годом объем пластиковых отходов увеличивается, при этом более половины их просто складируется и никак не перерабатывается. Одна из проблем — трудоемкость сортировки пластика на узкие фракции, поэтому рациональным способом переработки видится крекинг его смесей, в результате которого получаются термолизные масла. По некоторым свойствам они превосходят нефть и ряд нефтепродуктов, кроме этого, отсутствие смол и асфальтенов делает такие масла перспективным сырьем для получения высококачественных моторных топлив», — говорит руководитель проекта старший научный сотрудник лаборатории углеводородов и высокомолекулярных соединений нефти ИХН СО РАН кандидат химических наук Никита Николаевич Свириденко.
По словам ученого, препятствием на пути к промышленному использованию получаемых из пластиковых отходов термолизных масел является наличие в них нежелательных элементов: гетероатомов азота, серы, кислорода и галогенов фтора, брома, хлора и других. Поэтому процесс переработки включает в себя два этапа — крекинг пластиковых отходов и гидропереработку с использованием катализаторов.
Для первого этапа ученые определили оптимальное соотношение четырех видов пластика в исходной смеси: 80 % — полипропилен и полиэтилен, 12 % — ПЭТ (полиэтилентерефталат) и 8 % — полистирол. Затем они протестировали ряд режимов нагрева разной длительности и при разных температурах, определили особенности протекания крекинга в среде воздуха и азота. В результате удалось выявить, что первый этап переработки следует проводить при температуре около 470 °C, а длительность его составляет всего 5—10 минут.
Гидропереработка осуществляется на специальном лабораторном стенде, который имитирует оборудование, используемое при переработке нефти. Получившиеся в результате крекинга термолизные масла по специальным трубкам проходят через слой катализаторов и подвергаются химическим реакциям, в результате которых они очищаются от нежелательных элементов, превращаясь в товарные продукты — бензиновые и дизельные топлива. В ходе реализации проекта ученые планируют разработать линейку отечественных алюмосиликатных катализаторов на основе никеля и молибдена.
Другой способ переработки пластиковых отходов, предложенный в ИХН СО РАН, предполагает их смешивание с тяжелыми нефтяными продуктами (мазутами). Младший научный сотрудник лаборатории углеводородов и высокомолекулярных соединений нефти ИХН СО РАН Никита Сергеевич Сергеев определил оптимальное соотношение нефтяных фракций и пластиковых отходов, при котором доля последних составляет примерно 20—35 %, а также условия протекания крекинга в небольшом лабораторном реакторе в диапазоне температур от 450 до 500 °C в течение 15—30 минут. Добавление в исходную смесь катализатора, массовая доля которого лишь 0,2 % от общей массы, позволяет увеличить выход светлых фракций на 8—10 %. Всего же в результате крекинга можно получить около 60—70 % жидкого светлого нефтяного продукта от общего объема исходной смеси.
Инициативный проект в рамках этого направления исследований получил поддержку Российского научного фонда (проект № 24-73-00058).
Пресс-служба ТНЦ СО РАН
Фото Ивана Зуйкова
