Переработайте этот пакет, пожалуйста
Пластик одновременно и проклятие и благословение всей нашей цивилизации. С одной стороны, без пластических масс различных типов человечество развивалось бы совсем иначе. Изобретение пластмасс в свое время позволило значительно ускорить технический прогресс. С другой стороны, пластик постепенно засоряет нашу планету. Особенно это актуально в отношении полиэтилена — переработать его непросто, и большое количество полиэтиленовой пленки и изделий просто выбрасывается. А дальше — пластик попадает в моря и океаны, формирует гигантские мусорные острова, нарушает трофические цепочки в экосистемах различных типов.
Как можно решить эту проблему? На первый взгляд, решение лежит на поверхности: собираем пластмассовые изделия, отправляем на переработку (переплавку), создаем новые изделия. Но дьявол, как говорится, в деталях. Для того, чтобы переработать пластик предложенным способом, нужно собирать пластиковые отходы, изготовленные из одного типа пластмасс. К примеру, только прозрачные пластиковые бутылки ПЭТ. И даже в этом случае нужно приложить значительные усилия — отмыть бутылки до такой степени, чтобы в финальном расплаве было минимальное количество примесей. Это возможно, но не слишком практично и довольно затратно. Еще один способ — это переработка пластмасс без доступа кислорода под большим давлением и температурой около 500°C. В итоге получаем ряд мономеров, включая стирол, терефталевую кислоту, метилметакрилат. В современных условиях перерабатывается лишь малая толика пластмасс, остальное просто выбрасывается. Не очень практично. Что же делать?
На днях китайские ученые из Шанхайского института органической химии во главе с Сяонкхином Цзя (Xiangqing Jia) предложили новый тип переработки, позволяющий превращать пластик в дизельное топливо. Его всегда требуется много, поэтому, если технологический процесс переработки экономически выгоден, пластик можно перерабатывать в огромных количествах. Пока что китайцы работают только с полиэтиленом.
Полиэтиле?н — термопластичный полимер этилена, относится к классу полиолефинов. Является органическим соединением и имеет длинные молекулы …—CH2—CH2—CH2—CH2—…, где «—» обозначает ковалентные связи между атомами углерода. Самая распространённая в мире пластмасса. На обработку поступает в виде гранул от 2 до 5 мм. Полиэтилен получают полимеризацией этилена. Изделия из полиэтилена пригодны для переработки и последующего использования. Полиэтилен (кроме сверхвысокомолекулярного) перерабатывается всеми известными для пластмасс методами, такими как экструзия, экструзия с раздувом, литьё под давлением, пневматическое формование.
Процесс, предложенный китайцами, состоит из двух этапов. И первый, и второй этапы преобразования полиэтилена в дизельное топливо требуют использования катализаторов. Первый катализатор имеет в своем составе иридий (китайцы не раскрывают подробностей об этом соединении). Этот катализатор удаляет часть водорода из углеродных связей. В результате некоторые одинарные связи между атомами углерода превращаются в двойные. А это, в свою очередь, открывает возможность использования второго катализатора.
Его состав и структуру китайские ученые также не раскрывают, сообщив только, что катализатор включает атомы рения и алюминия. Используются также соединения нефти (специалисты не раскрывают названия компонентов). Под воздействием второго катализатора разрываются двойные связи между атомами углерода, а к концам образовавшихся компонентов присоединяются молекулы соединений нефти.
Типы изделий из полиэтилена, которые можно перерабатывать новым способом
Весь процесс циклический. Как говорилось выше, первый катализатор вытесняет атомы водорода из полиэтилена. Но этот же водород можно использовать повторно, для преобразования двойных связей между атомами углерода в одинарные. Такие реакции можно повторять снова и снова. Если делать это несколько часов подряд, весь полиэтилен разрушается, остаются только компоненты этого соединения. Для повышения скорости прохождения реакции нужна температура в 150°C.
По завершению процесса полиэтилен разделяется на три основных типа компонентов. Первый тип — простые органические соединения вроде бутана, его можно использовать для проведения других химических реакций на производстве. Второй — воскоподобные соединения, которые нужны для получения пластмасс. И третий тип — дизельное топливо.
Изменяя различные этапы процесса преобразования полиэтилена, исследователи могут увеличивать или уменьшать выход каждого из этих трех компонентов. По словам китайских ученых, большинство пластмасс можно разделять на отдельные компоненты при помощи такого типа реакции. Но для других типов пластика условия проведения реакции будут несколько иными. Достоинством предложенного решения является высокая эффективность и относительно мягкие условия прохождения реакции.
Ученые, разработавшие этот метод, планируют запатентовать его в 2017 году. Возможно, коммерческое использование предложенного процесса начнется уже в этом году.
Комментарии (18)
Iamkaant
21.06.2016 00:30Дегидрогенизация + деполимеризация. И 150 градусов не так уж и много. Однако, без состава катализаторов пока сомнительно. И неясно, насколько их катализатор устойчив к примесям в ПЭ, особенно к каталитическим ядам.
Были проекты переработки отработавших шин в бензин в сверхкритическом СО2, но, видимо, оказалось слишком дорого.
RasselFast
21.06.2016 01:03А что если просто сделать перегонку? Греем пластик в закрытой емкости без доступа кислорода — пластик разлагается на компоненты. Дальше просто как в ректификационной колонне, получаем нужное углеводородное соединение.
Foolleren
21.06.2016 09:46Греть надо до 300+ градусов, тут греют до 150, но дегидрогенизация на гетерогенном катализаторе, скорее всего потребует восстановления этого катализатора в перегретом паре.
Dr_B
21.06.2016 10:20Проблема главная в том, что на переработку нужно подавать отмытый пластик. Вы предлагаете крекинг, но крекинг даёт нам целый букет полиароматики, олефинов и смол, которые нужно гидроочищать в дальнейшем. Получается, что больше, как минимум на одну, стадий чем у вторичной переработки нефти, и поэтому дороже. В идеале, чтобы конкурировать с нефтью и газом, необходимо грузить любой пластик с земли, воды в реактор и непрерывно получать из него профит.
Китайце же предлагают один из вариантов каталитического крекинга на своём твёрдом катализаторе.Foolleren
21.06.2016 10:25в Омске есть маленький заводик, грузят в реактор мусор и греют где-то под 300 градусов.
black_semargl
21.06.2016 11:25Не понимаю, почему именно дизельное топливо, а не просто нарезать в конфетти и сжечь в ТЭС как добавку к углю/мазуту?
Foolleren
21.06.2016 11:31+1Пластик при горении выделает очень много не хороших веществ на улавливание которых фильтры печей не рассчитаны, да простое сжигание в печке может не окупить даже сортировку, а продажа соляры из пластика очень даже окупается.
black_semargl
21.06.2016 14:06Откровенную гадость выделяют только хлорсодержащие и т.п. пластики — которые тут кстати и не пытаются переработать — а для прочих достаточно температуры и кислорода.
chuko
21.06.2016 11:55+1Несколько лет назад наши томские ученые придумали (СМИ писали) установку, позволяющую делать бензин, себестоимостью 5 копеек за литр, из мусора. Еще они придумали, что разный бензин будет не только различаться по цвету, но и иметь разный запах. Например, 95-й будет пахнуть яблоками, а 98-й — апельсинами… Да-да…
Fan67
22.06.2016 13:48Таких статей в интернете очень много: «Ученые научились перерабатывать пластик в...» — но все эти статьи по большому счёту бред.
Кто-то в комментария спросил, почему такими заводами не заставлен весь мир, постараюсь пояснить.
Надо разделять переработку каучуков (в т.ч. автомобильной резины) и переработку пластиков (полиэтилена, полипропилена, ПЭТ и других).
Пластики гораздо проще перерабатываются в те же пластики (вторичный гранулят): себестоимость гораздо ниже и цена реализации выше топлива. Плюс нет таких ощутимых потерь на газы и экологических проблем. Учитывая стоимость, расходы на сортировку относительно невелики, да и какие-то примеси других пластиков не так радикально уменьшают стоимость, как переработка в топливо.
Шины в топлива перерабатывать также невыгодно.
Самые рентабельные направления переработки отработанных покрышек это:
1. Производство резиновой крошки (в основном для резиновых покрытий, в т.ч. спортивных и детских площадок) или резинового порошка (для добавления в асфальт) — довольно много автоматизированных линий по извлечению корда и измельчению резины продаётся, но рынок очень насыщенный, т.к. порог входа низкий.
2. Восстановление протектора (целесообразно для шин коммерческого и грузового транспорта)
Любая переработка пластиков и каучуков, связанная с термолизом (пиролиз, инсинерация) — это во первых огромные расходы на экологию (утилизация или переработка газов) и нормализацию химического состава пироконденсата.
Возвращаясь к пластикам — самое дешёвое, что можно из них произвести — это топливо. Топливо вопреки распространённом мнению — один из самых низкорентабельных продуктов переработки углеводородного сырья.
Например отходы ПЭТФ (например пластиковые бутылки) Китай скупает по всему миру, тащит в Китай, перерабатывает бутылочный ПЭТФ в волоконный (одно из названий — лавсан) и делает одежду.
Mulin
Являюсь резидентом Минского городского технопарка. Наши соседи уже как минимум несколько лет (вполне допускаю что с десяток) производят промышленные установки для переработки практически любых отходов пластмасс в дизельное топливо.
sapper
Видимо что-то не так просто, раз этими установками ими не завален весь мир. Возможно, выходит дороже чем традиционный способ получения?
kellakilla
Думаю как и другие крупные проблемы- у переработки пластика есть несколько решений. Китайские ученые предлагают использовать гетерогенный катализатор и дополнительно нефть, или её отдельные компоненты. К плюсам такого- дешевизна и отработанность технологии получения катализатора ( по крайней мере для модификации окиси алюминия). Жалко что линка на статью в нормальном журнале я не увидел, а искать лень
marks
Есть линк на статью, и в материале выше, и вот, если не нашли.