Какие виды пластика подходят для пиролиза

Поскольку проблема загрязнения окружающей среды пластиком становится всё более острой, пиролиз — метод, относящийся к сфере химической переработки, — рассматривается как один из ключевых способов борьбы с так называемым «белым загрязнением». Однако важно отметить, что не все виды пластика подходят для пиролиза. Выбор подходящего типа пластика не только влияет на эффективность переработки, но и напрямую определяет, будет ли этот процесс экономически рентабельным и экологически безопасным.

В следующем разделе кратко описано, какие виды пластика подходят для пиролиза, а какие нет, а также изложены основные принципы, лежащие в основе этих различий.

Принципы технологии пиролиза

Проще говоря, пиролиз представляет собой процесс нагревания пластика в отсутствие кислорода (или при его крайне ограниченном количестве), в результате чего длинные молекулярные цепи пластика распадаются на более мелкие молекулы, образуя в конечном итоге мазут, горючие газы и технический углерод (сажу).

Суть процесса заключается в разрыве углерод-углеродных связей. Возможность эффективного и контролируемого осуществления этого разрыва зависит, прежде всего, от молекулярной структуры конкретного вида пластика.

Наиболее подходящие виды пластика для пиролиза

Полиэтилен

Распространенные изделия: Флаконы из-под шампуней, канистры для молока (HDPE — полиэтилен высокой плотности); пищевая пленка, полиэтиленовые пакеты (LDPE — полиэтилен низкой плотности).

Почему они идеально подходят для пиролиза: Их молекулярная структура состоит из длинных углеродных цепей, которые легко распадаются.

Высокий выход жидкого топлива: При температурах около 400°C выход жидкого топлива (масла) из LDPE может превышать 83%, а из HDPE — 70%.

Основные продукты: Тяжелые масла, по своим свойствам близкие к дизельному топливу; они обладают высокой теплотворной способностью и могут использоваться в качестве промышленного топлива или подвергаться дальнейшей переработке (рафинированию).

Технологическая зрелость: Данная технология является высокоразвитой и служит основой для большинства проектов по пиролизу как на национальном, так и на международном уровне.

Полипропилен

Распространенные изделия: Контейнеры для еды на вынос, автомобильные бамперы, тканые мешки и т. д.

Почему он легко распадается: Молекулярные цепи полипропилена имеют боковые метильные ответвления, что делает их более восприимчивыми к термическому крекингу (распаду) с образованием более мелких молекулярных продуктов.

Выход жидкого топлива: Выход составляет примерно 78%; получаемое масло является относительно легким и содержит высокую долю компонентов, схожих по составу с бензином.

Основные продукты: Легкое масло, напоминающее бензин, которое может использоваться непосредственно — или после смешивания с другими компонентами — в двигателях внутреннего сгорания.

Дополнительные преимущества: Температура крекинга относительно невысока, что обеспечивает снижение энергопотребления и повышение экономической эффективности процесса.

Полистирол

Типичные изделия: Одноразовые контейнеры для еды из вспененного полистирола, стаканчики из-под йогурта, коробки для CD-дисков и т. д.

Причина легкого пиролиза: Наличие фенильных боковых цепей в молекулярной структуре делает материал склонным к разрыву связей в определенных точках при воздействии тепла.

Выход масла: Выход жидких продуктов (масла) может достигать 69%, при этом полученный продукт отличается очень высоким содержанием мономера стирола (приблизительно 60–70%).

Основной продукт: Мономер стирола, который может быть непосредственно использован для производства новых полистирольных пластиков, что позволяет реализовать систему рециклинга замкнутого цикла.

Ценность: Продукт обладает высокой добавленной стоимостью, отличается высокой рентабельностью и исключительной экономической эффективностью.

Полиметилметакрилат (акрил)

Типичные изделия: Обрезки акриловых листов, рассеиватели задних фонарей автомобилей и т. д.

Уникальная особенность: При высоких температурах материал легко подвергается «деполимеризации» — то есть он непосредственно возвращается в исходное состояние мономера: метилметакрилата (ММА).

Эффективность переработки: Степень извлечения мономера может превышать 90%, что является одним из самых высоких показателей среди всех пластиков, подвергаемых химической переработке.

Основной продукт: Мономер ММА, который может быть непосредственно использован для производства нового ПММА.

Важный нюанс: Данный процесс по своей сути ближе к «деполимеризации» и требует более точного контроля температуры, чем стандартный пиролиз.

Типы пластиков, пригодные для пиролиза, но экономически нецелесообразные — Конденсационные полимеры

Некоторые конденсационные пластики (например, ПЭТ, поликарбонат и полиамид).