Ученые в КБР научились превращать пластиковые отходы в безвредное топливо

Вопрос утилизации пластиковых отходов остро стоит в разных сферах экономики. Пластик окружает нас повсюду, и его производство продолжает ежегодно расти. При этом в мире лишь около 12 процентов таких отходов подвергается переработке, а остальные тысячи тонн оказываются на свалках или просто сжигаются традиционным способом. При горении же выделяются токсичные соединения - оксиды азота и серы, хлороводород, диоксины и другие опасные вещества, угрожающие экологии и здоровью человека. Новый же метод позволяет избавиться от вредных веществ.

По задумке ученых, пластиковые отходы нужно не утилизировать, а превращать в энергетический ресурс для различных отраслей - от металлургии до транспортных перевозок. В ходе экспериментов выяснилось, что переработанные пластиковые материалы способны выделять огромное количество энергии.

При переработке одного килограмма полиэтилена высвобождается почти 80 процентов энергии, заключенной в пластике

В основе технологического процесса лежит уникальное свойство специальных нитратно-щелочных расплавов, которые используются в качестве среды для переработки пластика. Такие составы действуют сразу в двух направлениях - ускоряют разложение полимеров и одновременно нейтрализуют вредные газы.

Как отметил профессор кафедры неорганической и физической химии Института математики и естественных наук КБГУ Жамал Кочкаров, новая технология отличается многофункциональностью и экологической безопасностью.

- Наш подход практически не имеет аналогов. Он не только решает экологическую проблему, но и превращает опасные отходы в ценный энергетический ресурс, который потенциально можно использовать в качестве топлива, - рассказал профессор Кочкаров.

Специалисты поясняют, что во время переработки пластиковые отходы сначала перемалывают в порошок, затем смешивают с нитратно-щелочным расплавом. Полученная смесь помещается в печь, где последовательно нагревается - сначала до 120-150 градусов, при которой плавится как полимер, так и соли, затем температура доводится до 500 градусов. На этом этапе происходит ключевой химический процесс и выделяется большое количество тепла.

- Главная особенность разработки - двойное действие нашего состава. Мы используем нитраты, которые при нагреве выделяют атомарный кислород. Он гораздо активнее обычного и обеспечивает полное сгорание полимера. Одновременно щелочи, входящие в состав смеси, вступают в реакцию с образующимися токсичными газами, нейтрализуя их и превращая в безвредные соли, - уточнил Жамал Кочкаров.

В результате этот метод не только полностью утилизирует пластмассу без выбросов вредных веществ, но и позволяет извлечь значительное количество тепла, пригодного для дальнейшего использования. По словам самих разработчиков, при переработке одного килограмма полиэтилена высвобождается почти 80 процентов всей энергии, заключенной в пластике, что сопоставимо с традиционными видами углеродного топлива.

На основе синтетических полимеров и щелочных окислительных расплавов можно производить твердое топливо для ракетных двигателей, железнодорожного транспорта и многого другого. К его преимуществам относятся компактность, безопасность при хранении и наличие собственного запаса кислорода, необходимого для полного сгорания, что расширяет возможности применения.

Сейчас ученые продолжают работать над проектом. Впереди испытания с разными типами полимеров, создание прототипов промышленных установок, после этого, возможно, начнется производство твердого топлива на основе переработанного пластика. Авторы разработки подчеркнули, что их метод может быть адаптирован как для промышленных, так и для локальных объектов. .

Кстати

Проект утилизации пластика важен для КБГУ еще и потому, что в самом университете разрабатывают десятки полезных полимеров. В вузе над этим трудятся сотрудники специализированного Центра прогрессивных материалов и аддитивных технологий.

Среди разработок есть легкие полимеры, масса которых примерно на 50-60 процентов ниже, чем металлов и сплавов (титан, алюминий, сталь). Они способны сохранять свои свойства и в экстремальных условиях. Также учеными созданы с использованием вторичного сырья биоразлагаемые композиты, подходящие для 3D-печати изделий для авиации, медицины и других сфер. Кроме того, центр освоил технологии печати живыми клетками, которые могут применяться в медицине.