Каталитический пиролиз — технология переработки широкого круга твердых отходов

Разработана комплексная технология, позволяющая утилизировать полимерные отходы различной природы: использованные автомобильные шины, средства индивидуальной защиты, отходы деревообрабатывающая отрасли (древесная стружка, лигнин), а также агропромышленного комплекса (шелуха семечек подсолнуха, скорлупа орехов, костра конопли). Побочным продуктом поставленного процесса каталитического пиролиза являются газообразные и жидкие фракции, готовые к использованию для отопления и в строительной отрасли.

Высокая экологическая опасность изношенных шин обусловлена, с одной стороны, токсическими свойствами материалов, из которых они изготовлены, с другой — свойствами более ста химических веществ, выделяемых в окружающую среду во время эксплуатации, обслуживания, ремонта и хранения шин. В наибольших количествах выделяются продукты разложения каучуков (мономеры), реакционные и токсичные химические соединения (ароматические углеводороды – бензол, ксилол, стирол, толуол), предшественники канцерогенов (алифатические амины), канцерогены (сероуглерод, формальдегид, фенолы). В воздух также поступают соединения хлора, серы и азота, оксиды металлов. Автомобильные шины представляют собой серьёзную экологическую проблему по нескольким направлениям:

1) вещества, которые используются при производстве, переработке и утилизации шин являются крайне токсичными для человека и окружающей среды;

2) шины легко воспламеняются, к тому же, их очень трудно загасить, в некоторых случаях погасить возгорание удаётся лишь по истечению нескольких недель;

3) свалки шин занимают огромные площади, увеличивается количество незаконного сброса шин;

4) нагромождение шин на свалках приводит к тому, что под давлением других отходов они сжимаются и отскакивают с огромной силой, в связи с чем участились случаи травм и смерти среди рабочих;

5) шины являются питательной средой для комаров — вызывает тревогу проблема с появлением и распространением вируса Западного Нила. Тот факт, что автомобильные шины удерживают влагу и сохраняют тепло, лишь усугубляет ситуацию, привлекая всё больше переносчиков опасного вируса. Огромная часть риска сопряжена с химическим составом шин. Основные материалы, используемые в полимерном производстве резины, такие как бутадиен и стирол, и многие добавки к полимерам могут вызывать системные токсические эффекты. Токсины, которые освобождаются при разложении шин, намеренном сжигании или случайных пожарах очень загрязняют воду, воздух и почву. Даже несмотря на то, что выделяются специальные места для сброса шин, незаконный сброс по‑прежнему имеет место, нанося огромный урон окружающей среде.

С другой стороны, горы отходов древесины несут настоящую угрозу экологии и пожарной безопасности, ведь они могут вспыхнуть в одночасье. В одном только Баргузинском районе за один квартал 2019 года по официальным данным скопилось более 75 тысяч кубометров горбыля, срезки и опилок.

Потребителями разработанной технологии являются:

1) горноперерабатывающие предприятия и другие крупные конечные потребители шин;

2) лесозаготовительные и деревоперерабатывающие предприятия;

3) предприятия сельскохозяйственного сектора, специализирующиеся на использовании растений с жесткой скорлупой или волокнистой частью;

4) медицинские учреждения, салоны красоты, муниципалитеты (утилизация средств индивидуальной защиты).

Работа инициирована обращением администрации Советского района Ханты-Мансийского автономного округа в ТюмНЦ СО РАН с просьбой изучить возможность разработки технологии: переработки имеющихся отходов в полезный для народного хозяйства продукт и рекультивации загрязненных территорий.

В качестве звеньев технологической цепочки были выбраны следующие подзадачи, распределенные по профильным научно-исследовательским институтам:

1. Синтез катализатора для реакции каталитического пиролиза.

2. Статистический расчет реакций пиролиза для шин, отходов деревообрабатывающей промышленности и полимерных СИЗов.

3. Расчет камеры каталитического пиролиза.

4. Синтез.

5. Разработка методики нанесения материала для внутреннего покрытия камеры каталитического пиролиза.

6. Проектирования цеха для полного цикла каталитического пиролиза.

7. Изготовление мобильной установки каталитического пиролиза.

На сегодняшний день предлагаются две различных модели: стационарные предприятия по утилизации полимерных материалов, а также мобильные комплексы, позволяющие расчищать полигоны захоронения (отвалы из шин крупнотоннажных грузовиков у горнопромышленных предприятий высотой в несколько десятков метров, поля-отвалы из остатков древесины площадью до сотни гектаров и высотой от 10 м).

Важной текущей задачей является создание пула заинтересованных инвесторов из числа перечисленных выше потребителей технологии, поскольку финансирование полной проработки технологии для каждого из них является финансово затруднительным и превосходит критический предел окупаемости в 20÷50 раз.