Солярка из пластиковых отходов

Цены на бензин и дизельное топливо продолжают уверенно ползти вверх. Уже покорена планка в 10 гривень, своего рода психологический барьер. Вместе с этим произошло резкое увеличение использования различных бытовых изделий из пластика, что начинает превращать наши маленькие и большие города в сплошную свалку. Обе эти проблемы взялись решить в Николаевском Национальном университете кораблестроения (НУК). Здесь собрана уникальная установка, которая перерабатывает отходы из пластика в полноценное горючее. Полученное дизельное  топливо уже даже прошло первые испытания: автомобиль, полностью заправленный этим горючим, успешно на нем отъездил, что обнадежило экспериментаторов.

Принцип действия установки, которую назвали УП-14, основан на технологии многоконтурного циркуляционного пиролиза. Интересно, что подобная технология больше нигде не существует – это николаевское ноу-хау. С помощью установки появляется возможность перерабатывать любые отходы из твердой органики: полимерные изделия, материалы из древесины, бытовой пластик самого разнообразного происхождения, резинотехнические изделия, кожу и вообще любой мусор, лишь бы он был в твердом состоянии и органического происхождения. На выходе получаем высококачественное топливо, причем оно может быть как в жидком состоянии, так и в газообразном.

Людмила Маркина, кандидат технических наук, доцент кафедры экологии кораблестроительного университета, является одним из авторов идеи создания устройства. Она работает над этой темой на протяжении добрых десяти лет. Соавтор проекта – старший научный сотрудник НУК Николай Рудюк. Значительный вклад в разработку устройства внес доктор технических наук, профессор, академик Академии наук высшей школы и Академии наук судостроения Украины, заведующий кафедрой экологии, ректор Николаевского Национального университета кораблестроения Сергей Рыжков. В составе группы, принимающей участие в проекте, работают также студенты и аспиранты. Это своеобразный научно-исследовательский и опытно-конструкторский центр в миниатюре.

Установка УП-14 работает следующим образом. В большую емкость, которая располагается в реакторной установке устройства, загружают твердые органические отходы. Затем реактор герметически закрывается и запускается с помощью природного газа. Через тридцать минут, когда на выходе получается первый продукт – пиролизный газ – в работу включается горелка, работающая на внутреннем топливе, при этом природный газ отключается.

При достижении температуры 600°С внутри реактора начинается процесс плавки сырья без доступа кислорода. Материал как бы «варится в собственном соку». После этого расплавленная масса поступает в многоконтурную циркуляционную систему, где происходит конденсация вредных токсичных компонентов. Для того чтобы их полностью уничтожить, и предусмотрено многократное прохождение расплава через реактор и циркуляционную систему.

Проведенные исследования убедительно показали, что в установке УП-14 полностью разрушаются все основные токсичные компоненты, которые образуются в результате пиролиза, в том числе и диоксины. В результате переработки на выходе получается жидкость, которая по своему составу  очень похожа на дизельное топливо марки Л-2. Проведенные химические анализы и физические измерения подтвердили этот факт. Кроме лабораторных исследований, был проведен и практический эксперимент: топливом, полученным с установки, заправили автомобиль «Тойота». Как экспериментаторы и предполагали, двигатель работал на этом топливе стабильно в разных режимах.

Новая установка сконструирована таким образом, что имеется возможность подобрать такие параметры, при которых можно варьировать соотношение жидкого и газообразного топлива в зависимости от конкретных требований топливного приемника.

Для большинства ныне существующих установок пиролиза ахиллесовой пятой является наличие токсических веществ. При использовании предложенной технологии многоконтурного циркуляционного пиролиза единственный твердый остаток, получаемый на выходе устройства – пирокарбон – совершенно безопасен с экологической точки зрения.

Для подтверждения этого факта проводились специальные исследования в Харьковском институте «Гипросталь». И даже более того, этот продукт переработки можно использовать в металлургической отрасли для очистки сточных вод. И если металлурги откажутся от его применения, пирокарбон элементарно можно сжечь, используя полученную тепловую энергию в народном хозяйстве, поскольку по своему химическому составу он напоминает уголь донецкого бассейна.

Установка УП-14 уже сейчас настолько хорошо проработана, что без всяких усовершенствований может быть использована для утилизации мелких партий твердой органики. Таким образом, уже сейчас ее можно устанавливать для обслуживания, например, объектов социальной инфраструктуры – туристических баз, гостиниц, железнодорожных станций, больниц и т.д. УП-14  - компактное устройство, имеет небольшие габариты, в состоянии за одну загрузку перерабатывать 5 килограммов отходов, с выходом дизельного топлива 3.5 килограмма. Кстати, с помощью установки можно утилизировать медицинские отходы: одноразовые шприцы, капельницы и т.п.

При разработке устройства основной задачей было обеспечение экологической безопасности, что и было достигнуто. А вот для того, чтобы получать топливо в промышленных масштабах, необходимо еще основательно поработать. По словам Людмилы Маркиной, положительный экономический эффект достигается, если перерабатывать на одной установке несколько тонн сырья в сутки в нон-стоп режиме. Конструкторская документация и соответствующие экономические расчеты для такого варианта установки разработчиками уже сделаны.

Так, для обеспечения непрерывности работы устройства предусмотрено использование нескольких загрузочных модулей. Особенностью таких загрузочных емкостей является обязательное условие полной герметизации реактора, что исключает попадание токсичных веществ наружу, тем самым предохраняя окружающую среду от загрязнения, а также препятствует попаданию кислорода внутрь реактора, поскольку кислород является главным катализатором в процессе образования диоксинов.

Следует подчеркнуть, что установка УП-14 работает только с твердыми отходами, у которых влажность не превышает 10-15%. Если возникает необходимость перерабатывать свежие отходы городских свалок, появляется небольшая проблема. Такие отходы, как правило, содержат большое количество накопленной за время хранения влаги, а технология МПЦ не позволяет обрабатывать такой материал. Для решения этой, в общем-то, очень актуальной для многих мегаполисов задачи, специалисты кораблестроительного университета предложили объединить технологию многоконтурного циркуляционного пиролиза с двухзонной газификацией. Результатом такого симбиоза стал экопирогенезис. По данному направлению уже готовится конструкторская документация. Причем по такой технологии  топливо получается еще более качественным.

К пиролизным установкам корабелов уже проявляют интерес потенциальные заказчики. Так, комплект технической документации установки МЦП/МИО-130, предназначенной для утилизации инфицированных медицинских отходов, приобрел Киевский институт геохимии окружающей среды. Изготовлением установки займутся в кратчайшие сроки. Большую заинтересованность продуктом высказала и польская сторона. По заказу Вознесенска разработана техническая документация для строительства там мусороперерабатывающего завода, основанного на установке многоконтурного циркуляционного пиролиза. Сегодня власти этого города ищут источник финансирования этого проекта.

Но для полномасштабного продвижения на рынок этих устройств без помощи государства не обойтись. Хотя бы  на начальных этапах. Ведь кроме собственно процесса переработки существуют и другие проблемы. Например, вряд ли инвестор в состоянии самостоятельно справиться со сбором, сортировкой и доставкой сырья в место переработки. Здесь необходимо активно поработать с населением, а сделать это можно только с использованием государственной машины и коммунальных организаций.

В то же время в самом Николаеве уже давно возникла необходимость в заводе, который сможет эффективно утилизировать городские отходы, значительную часть которых составляет твердая органика. В городском совете время от времени появляются предложения иностранных компаний с проектами по переработке отходов. Так не лучше ли обратить внимание на разработки собственных ученых? К тому же, кроме утилизации отходов городской свалки, город получит дизельное топливо, стоимость которого на украинских автозаправочных станциях  сегодня вызывает ужас у автолюбителей.

По материалам up.mk.ua