Коллектив ученых Томского политехнического университета предложил новый способ переработки пластиковых отходов в компоненты топлива — его можно использовать для производства популярных марок бензина. Полученное с помощью нового метода топливо соответствует всем государственным стандартам.
Результаты исследования ученых опубликованы в журнале Polymers (Q1, IF: 4,9).
Переработка пластиковых отходов остается важным экологическим вызовом. Одним из перспективных способов переработки сегодня называют термическое разложение или пиролиз, который позволяет получать полезные продукты из отходов, например, углеводороды — они входят в состав бензина. Поэтому исследование и разработка технологий переработки пластика может решить сразу две проблемы: эффективную утилизацию отходов и расширение сырьевой базы для производства топлива.
Ученые Томского политеха предложили способ получения компонентов моторного бензина из пластиковых отходов. Вся процедура проходит в две стадии. Сначала политехники разложили отходы полипропилена, выделив из сырья бензиновую фракцию. Процесс проходил с помощью метода термического разложения (пиролиза) при температуре 450 ℃ и атмосферном давлении.
Затем выделенные бензиновые фракции были гидронасыщенны на алюмокобальтмолибденовом катализаторе, таким образом ученые получили углеводороды — такие же входят в состав бензина. Эксперименты проводились при разных температурах, чтобы отследить, как меняется состав и свойства получаемых бензиновых фракций.
Традиционная переработка пластика с методом пиролиза дает в качестве продукта жидкие смеси с высоким содержанием алкенов и ароматических углеводородов. Использовать их в коммерческих бензинах нельзя. Наш двухэтапный метод позволяет очистить бензиновую фракцию от лишних «примесей». Это делает сырье более пригодным для создания на его основе знакомого нам топлива. Причем благодаря тому, что мы детально изучили влияние температуры и скорости подачи сырья в процессе гидронасыщения, нам удалось добиться получения бензиновых компонентов нужного состава,
— отмечает один из авторов исследования, доцент Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Илья Богданов.
Результаты исследования выявили параметры для получения наиболее перспективных топливных компонентов. Так, при температуре гидронасыщения в 350 ℃ и расходе сырья 0,51 мл/мин получается бензиновые фракции с минимальным содержанием вредных веществ (алкенов и бензола), но с относительно низким октановым числом (ОЧИ 58,7). При температуре гидронасыщения в 300 ℃ и расходе сырья 0,85 мл/мин получается продукт с относительно высоким октановым числом (ОЧИ 72,9), однако эти топливные фракции необходимо смешивать с другими компонентами для сбалансирования.
По словам ученых, с помощью нового метода переработки пластика можно получать компоненты для производства разных марок бензина — от АИ-80 до АИ-98.
Мы установили, сколько топливных компонентов, полученных новым способом, можно добавлять для получения традиционных марок топлива. Например, для АИ-80 этот показатель на уровне до 35 % от общего объема готового топлива, для АИ-92 — до 25 %, для АИ-95 — до 15 %, а для АИ-98 —до 5 %. При этом, по своим свойствам такой бензин будет соответствовать требованиям всех государственных стандартов, предъявляемых к составу коммерческих топлив,
— добавляет соавтор исследования, лаборант Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Даниил Еронский.
Сейчас ученые ТПУ продолжают работы для повышения качества получаемых топливных фракций и оптимизации технологии для промышленного применения.
В исследовании приняли участие ученые Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий, Инженерной школы природных ресурсов и Инженерной школы энергетики Томского политеха.