Литовские ученые обнаружили как снизить стоимость производства биодизеля, добавляя в него побочный продукт переработки сигаретных окурков.
Ужесточение экологических норм и загрязнение окружающей среды ископаемым топливом требуют использования более чистых видов топлива, таких как биодизель. Это дизельное топливо на основе растительного масла или животного жира разлагается в 4 раза быстрее, чем нефтяное, и нетоксично.
Однако высокая стоимость производства биодизеля остается основным препятствием для его широкого применения, и, в зависимости от источника биомассы, его использование может привести к загрязнению окружающей среды.
Добавление триацетинового соединения, может решить обе эти проблемы, говорится в исследовании. К сожалению, триацетин обычно производится химическим путем, при этом расходуется большое количество химикатов, что приводит к образованию отходов и токсичных остатков.
«Триацетин используется в качестве пластификатора в фильтре сигарет, поэтому, естественно, окурки богаты им», – говорит Сами Юсеф, главный исследователь Каунасского технологического университета в Литве.
Вместе со своими коллегами из Литовского энергетического института (LEI) он провел серию экспериментов, в которых использовал пиролиз для термического разложения сигаретных отходов. Эксперименты проводились в реакторе объемом 200 г при различных температурах реакции (650, 700 и 750°C). Наибольшее количество триацетина (43%) было синтезировано при температуре 750°C.
Ежегодно курильщики всего мира покупают около 6,5 триллиона сигарет. Средний вес окурка составляет 0,2 г; ежегодно производится более 1,1 млн тонн окурков. Сигаретные отходы содержат большое количество токсичных химикатов, канцерогенов, микропластиковых волокон и радиоактивных элементов и при этом являются самыми популярными отходами в мире.
«В нашей исследовательской группе мы работаем над темами переработки и управления отходами, поэтому мы всегда находимся в поиске отходов, которые присутствуют в огромных количествах и имеют уникальную структуру. Сигареты состоят из трех компонентов - табака, бумаги и фильтра из волокон ацетата целлюлозы - и являются хорошим источником сырья и энергии. Кроме того, окурки легко собирать, поскольку существует множество систем и компаний, занимающихся сбором этих отходов», – объясняет Юсеф.
Хотя попытки переработать сигаретные отходы для получения сырья уже предпринимались, большинство исследований было направлено на изучение термической деградации отдельных компонентов. Литовские ученые в своих экспериментах рассматривали окурки как смесь, и, по их словам, это оригинальный подход.
«Есть исследования, которые, как и мы, используют пиролиз в качестве метода, но применяют его только к компонентам фильтра. В этом случае необходима предварительная обработка материала, чтобы отделить все компоненты. Поскольку табак является токсичным отходом, его утилизация требует особого внимания, а из-за технологически сложного процесса разделения компонентов сигаретных отходов это экономически нецелесообразно», – говорит Юсеф, главный научный сотрудник факультета машиностроения и дизайна КТУ.
После серии экспериментов по пиролизу при разных температурах исследователи смогли извлечь из сигаретных отходов масло (38-39,5 весовых %), древесный уголь (25,7-27,7 весовых %) и газ (33-36,4 весовых %). Древесный продукт с пористой структурой был очень богат кальцием (до 32 масс. %).
«Все продукты имеют реальное применение. Древесный уголь, который в нашем случае имеет пористую структуру и очень богат кальцием, можно использовать для удобрений, очистки сточных вод в качестве абсорбента, а также для хранения энергии. Газ можно использовать в энергетических целях. И последнее, но не менее важное - масло, богатое триацетином, которое можно использовать в качестве добавки к биодизелю для снижения стоимости», – говорит Юсеф, который считает, что технология имеет большие возможности для расширения.
Для того чтобы любая новая технология переработки отходов была интегрирована в систему циркулярной экономики, необходимо наличие системы сбора отходов и стратегии переработки, а также инфраструктуры.
Системы сбора окурков, например, металлические корзины и пепельницы, широко используются для сбора окурков отдельно от твердых отходов. Что касается стратегии переработки, то исследователи предлагают использовать пиролизную обработку при температуре 750°C, которая термически преобразует окурки в древесный уголь, газ и нефть.
Тем временем исследователь Юсеф из КТУ говорит, что группа изучает другие возможности использования сигаретных отходов.