в

Ученые научились делать топливо из пластика

Процесс химической конверсии (гидротермальное сжижение) дает пластиковым отходам новую жизнь, например, в качестве бензина, дизельного топлива и сырья для химикатов.

Линда Ванг превратила пластик в нефть
Инженер-химик Линда Ванг возглавила исследовательскую группу, которая придумала новый способ превращения обычного пластика в нефть, credit: Purdue Research Foundation/Vincent Walter

Ежегодно производятся миллионы метрических тонн пластика, огромный процент которого оседает в природе в виде мусора, поскольку, на самом деле, очень маленький процент пластика повторно перерабатывается. Поэтому исследователи из разных стран мира сегодня усердно работают над тем, чтобы найти как можно больше способов превращения этих отходов в нечто ценное, например, в различные виды топлива. Американские ученые из Университета Пердью сделали многообещающий шаг к этой цели с помощью новой технологии химической конверсии, которая может превратить большинство типов пластиков в топливо. Пластиковые отходы давно стали большой экологической проблемой, поскольку они с огромной скоростью загрязняют мировой океан. Например, в 2015 году было подсчитано, что от 5 до 12.7 миллиона метрических тонн пластиковых отходов каждый год попадает в океан.

Решение этой проблемы гораздо сложнее, чем поиск новых способов переработки вездесущего материала, но это, безусловно, шаг в правильном направлении. Работа исследователей из Университета Пердью сфокусирована на типе пластика, который называется полиолефин. Это наиболее распространенный тип термопластика, который присутствует везде — от крышек бутылок для воды до научных инструментов. Линда Ванг (Linda Wang), профессор химии в Университете Пердью и лидер исследовательской группы, говорит:

«Делать топливо из пластика — вполне реально. Наша стратегия состоит в том, чтобы создать движущую силу для переработки путем превращения отходов полиолефинов в широкий спектр ценных продуктов, включая полимеры, нефть (смесь углеводородов) или чистое топливо. Наша технология химической конверсии способна увеличить прибыль перерабатывающей промышленности и сократить объем пластиковых отходов в мире».

Обратите внимание: Ученые подсчитали, что 90% бутилированной воды содержит микропластик.

В рамках этой стратегии, Ванг и ее команда обратились к методике химической конверсии, которая называется гидротермальное сжижение — это процесс нагревания материалов до умеренных температур под высоким давлением для превращения их в масло (нефть). В этом эксперименте исследователи смогли превратить 91 процент полиолефина в масло, состоящее из парафинов, циклических соединений, ароматических соединений и олефинов, ненасыщенных углеводородов, которые служат основой для полиолефинов.

Ученые считают, что этот результат открывает ряд впечатляющих возможностей. Например, полученное масло и его ингредиенты могут быть превращены в бензин, дизельное топливо и сырье для разных химикатов. По оценкам команды, топливо из пластика (полиолефина), каждый год сможет покрывать около четырех процентов мирового спроса на бензин и дизельное топливо. В настоящее время ученые из Университета Пердью пытаются оптимизировать процесс химической конверсии. Они также ищут партнеров и спонсоров, которые помогут им производить топливо из пластика в коммерческом масштабе.

Гидротермальное сжижение

Гидротермальное сжижение (HTL) — это процесс преобразования всех видов биомассы в сырое биомасло. По сути, на выходе получается био-нефть, которая очень похожа на ископаемую сырую нефть. Процесс характеризуется очень высокими уровнями эффективности. Он потребляет приблизительно 10-15 процентов энергии биомассы исходного сырья, в результате чего энергоэффективность составляет 85-90 процентов.

Большим преимуществом гидротермального сжижения является то, что оно принимает все виды биомассы: сточные воды, навоз, древесину, компост и растительное сырье, а также отходы домашних хозяйств, мясных фабрик, молочного производства и всех других подобных отраслей. Ученые говорят, что этот процесс является наиболее гибким из всех методик производства жидкого топлива, что связано со значительно меньшими затратами по сравнению с пиролизом, биоэтанолом, газификацией по Фишеру-Тропшу.

Гидротермальное сжижение - преобразования биомассы в нефть
Процесс гидротермального сжижения

Как делается гидротермальное сжижение: биомасса впрыскивается в предварительно нагретый до 400°C реактор, затем подвергается тепловой обработке под высоким давлением в течение примерно 15 минут, после чего быстро охлаждается до температуры 70°C. Температура 400°C и высокое давление создают так называемое сверхкритическое состояние (ни жидкость, ни газ), при котором биомасса легко разлагается. Метод HTL не наносит вреда окружающей среде, поскольку в него не входят вредные растворители, а его энергоэффективность очень высока. Вода, которая является побочным продуктом этого процесса, имеет низкое содержание углерода и может быть рециркулирована и очищена для достижения качества питьевой воды.

Неочищенное био-масло, полученное в процессе гидротермального сжижения, стабильно при хранении и имеет сравнительно низкие требования к обогащению, частично из-за высокой доли средних дистиллятов. Его можно сразу использовать в виде топлива для тяжелых двигателей, либо гидрировать или термически модернизировать для получения дизельного топлива, бензина или реактивного топлива с помощью существующих технологий нефтепереработки. Сырая нефть HTL имеет высокую теплотворную способность (характеризует количество теплоты, выделяемое при полном сгорании топлива массой 1 кг), примерно 35-39 МДж/кг.

Что Вы об этом думаете?

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *