Исследовательская группа из Технологического университета Чалмерса в Швеции разработала эффективный процесс разложения любых пластиковых отходов до молекулярного уровня. Полученные газы затем могут быть преобразованы обратно в новый пластик такого же качества, как и исходный. Новый процесс может превратить сегодняшние пластмассовые фабрики в перерабатывающие заводы в рамках существующей инфраструктуры.
Тот факт, что пластмассы не разлагаются и поэтому не накапливаются в наших экосистемах, является одной из наших серьезных экологических проблем. Но в Чалмерсе исследовательская группа во главе с Хенриком Тунманом, профессором энергетических технологий, считает устойчивость пластика преимуществом. Тот факт, что он не разлагается, делает возможным круговое использование, создавая реальную ценность использованного пластика и, следовательно, экономический стимул для его сбора.
Мы не должны забывать, что пластик - это фантастический материал: он дает нам продукты, о которых в противном случае мы могли бы только мечтать. Проблема в том, что он производится с такой низкой себестоимостью, что производство нового пластика оказалось дешевле. из нефти и ископаемого газа, чем из повторного использования пластиковых отходов», - говорит Хенрик Тунман.
Теперь, экспериментируя с химическим восстановлением путем парового крекинга пластика, исследователи разработали эффективный процесс превращения использованного пластика в пластик исходного качества.
Найдя правильную температуру, которая составляет около 850 градусов по Цельсию, а также правильную скорость нагрева и время пребывания, мы смогли продемонстрировать предлагаемый метод в масштабе, при котором мы перерабатываем 200 кг пластиковых отходов в час. в полезную газовую смесь. Затем его можно переработать на молекулярном уровне, чтобы получить новые пластиковые материалы исходного качества», - говорит Хенрик Тунман.
Эксперименты проводились на заводе Chalmers Power Central в Гётеборге.
В 2015 году во всем мире было образовано около 350 миллионов тонн пластиковых отходов. В общей сложности 14% было собрано для повторного использования материалов: 8% было переработано в пластик более низкого качества, а 2% - в пластик того же качества, что и исходный. Около 4 процентов было потеряно в процессе.
В целом, около 40% мировых пластиковых отходов в 2015 году было переработано после сбора, в основном путем сжигания для рекуперации энергии или уменьшения объема с выбросом углекислого газа в атмосферу.
Остальное - около 60 процентов - отправилось на свалку. Только около 1 процента не было собрано и просочилось в естественную среду. Хотя это лишь небольшой процент, это, тем не менее, представляет собой серьезную экологическую проблему, поскольку в целом количество пластиковых отходов очень велико, а естественное разложение пластика происходит так медленно, что со временем он накапливается.
Существующая модель переработки пластика имеет тенденцию следовать так называемой «иерархии отходов». Это означает, что пластик постоянно подвергается деградации, его качество становится все ниже и ниже, прежде чем, наконец, его сжигают для рекуперации энергии.
"Вместо этого мы сосредоточились на захвате атомов углерода из собранного пластика и использовании их для создания нового пластика исходного качества, то есть обратно на вершину иерархии отходов, создавая реальную цикличность."
Сегодня совершенно новые пластмассы производятся путем дробления ископаемых нефтяных и газовых фракций в устройстве, известном как «взломщик» на нефтехимических заводах. Внутри хлопушки создаются строительные блоки, состоящие из простых молекул. Затем их можно комбинировать во многих различных конфигурациях, что приводит к огромному разнообразию пластмасс, которые мы видим в нашем обществе.
Чтобы сделать то же самое из собранного пластика, необходимо разработать новые процессы. Сейчас исследователи из Чалмерса представляют технические аспекты того, как такой процесс может быть разработан и интегрирован в существующие нефтехимические заводы экономически эффективным способом. В конце концов, такого рода разработка может обеспечить чрезвычайно важное преобразование сегодняшних нефтехимических заводов в нефтеперерабатывающие заводы будущего.
Исследователи продолжают работу над процессом.
Сейчас мы переходим от первоначальных испытаний, которые были направлены на то, чтобы продемонстрировать осуществимость процесса, к сосредоточению внимания на разработке более детального понимания. Эти знания необходимы для масштабирования процесса от нескольких тонн пластика до день, до сотен тонн. Именно тогда это становится коммерчески интересным», - говорит Хенрик Тунман.
Этот процесс применим ко всем типам пластика, образующимся в нашей системе отходов, включая те, которые исторически хранились на свалках или в море.
Теперь использование собранного и отсортированного пластика на крупных нефтехимических заводах становится возможным благодаря тому, что собирается достаточный объем материала, а это означает, что заводы теоретически могут поддерживать одинаковую производительность. Этим заводам требуется около 1-2 миллионов тонн отсортированных пластиковых отходов в год, чтобы они соответствовали уровням производства, которые они в настоящее время получают из нефти и ископаемого газа.
Общее количество пластиковых отходов в Швеции в 2017 году составило около 1,6 млн тонн. Только около 8 процентов из них было переработано в пластик более низкого качества.
Исследователи Чалмерса, таким образом, видят возможность создать круговое использование пластика в обществе, а также освободить нас от потребности в нефти и ископаемом газе для производства различных высококачественных пластиков.
Циркулярное использование поможет придать использованным пластикам реальную ценность и, таким образом, станет экономическим стимулом для их сбора в любом месте на Земле. В свою очередь, это поможет свести к минимуму выброс пластика в природу и создать рынок для сбора пластика. которые уже загрязнили окружающую среду, - говорит Хенрик Тунман.
Отслужившие биологические материалы, такие как бумага, дерево и одежда, также могут использоваться в качестве сырья в химическом процессе. Это означало бы, что мы могли бы постепенно уменьшить долю ископаемых материалов в пластике. Мы также могли бы создать чистые отрицательные выбросы, если бы в процессе также улавливался углекислый газ. Видение состоит в том, чтобы создать устойчивую систему замкнутого цикла для материалов на основе углерода.