Российские ученые научились перерабатывать автопокрышки с помощью жидкого металла

Они получают из старых шин сырье для мазута, растворитель и газы.

В Физико-энергетическом институте имени А. И. Лейпунского (Обнинск, Калужской области, входит в Росатом) разработали прорывную технологию утилизации старых автомобильных покрышек, пишет ТАСС.
КАК ПЕРЕРАБОТАТЬ ПОКРЫШКИ
Покрышки – это бытовые отходы четвертого, наивысшего класса опасности. Как на открытом воздухе, так и под землей шины будут разлагаться больше века. При их возгорании в окружающую среду попадают сера, бензапирен, фуран, диоксины и ряд других соединений.
В России ежегодно приходят в негодность до полутора миллионов покрышек. Затраты на их переработку требуются огромные, и закон возлагает их на производителей. В 2014 году были приняты поправки в ФЗ "Об отходах производства и потребления". Согласно ним, теперь все производители и импортеры автошин обязаны обеспечивать утилизацию определенной части отходов продукции, которую они выпускают на рынок, говорит Надежда Чурмеева, исполнительный директор Ассоциации производителей шин.
У производителей шин есть выбор между тремя вариантами: платить в бюджет экологический сбор; самим перерабатывать шины или нанимать подрядчика.

Производители и импортеры шин пошли по третьему пути. В январе этого года был создан специализированный союз. Производители и импортеры заключают договоры с переработчиками, те утилизируют, а затем производители отчитываются перед государством, добавила Чурмеева.
Российские переработчики сегодня используют в основном технологию механического дробления изношенной резины. Измельченная в крошку, она используется, например, для изготовления покрытий и ряда резинотехнических изделий.
"Это очень простой процесс, не требующий сложного оборудования, — поясняет Наталья Николайкина, профессор кафедры "ХимБиотех" Московского политехнического университета. Чтобы получить из покрышек более ценные компоненты, например, сорбенты, которые потом используются для очистки газов, — необходимо использовать другой процесс — пиролиз. В специальных герметичных емкостях при ограниченном доступе кислорода шины нагреваются до высокой температуры, но не горят. Поэтому вредные соединения не выделяются в атмосферу, а разлагаются. Ущерба экологии при этом нет, добавляет она.
У пиролизных установок есть один общий недостаток — процесс протекает в газовой среде. Газ — плохой проводник тепла, поэтому процесс переработки одной партии резины занимает от 8 до 12 часов. Все это время нужно нагревать емкость с шинами, и расход энергии соответствующий. В Японии научились эвакуировать газ из емкостей и проводить пиролиз в вакууме. Это позволяет существенно сократить энергозатраты.

РАСПЛАВЛЕННЫЙ СВИНЕЦ ВМЕСТО ГАЗА
Ученые из Обнинска предложили революционное решение. Заменив газ на жидкий металл, они сократили время пиролиза и расход энергии в десятки раз.
"Мы также загружаем изношенные автомобильные покрышки в герметичную емкость. Но в этой емкости находится не газ, а жидкий металл - расплавленный свинец, — пояснил Владимир Ульянов, ведущий научный сотрудник Физико-энергетического института им. А.И. Лейпунского. «Жидкий металл — отличный теплоноситель, поэтому весь процесс переработки одной партии покрышек у нас занимает не более одного часа", добавил он.
Полноценный опыт обращения с жидкими металлами на данный момент есть только у России. «С начала 1950-х гг. мы создаем реакторные установки, где применяются различные жидкие металлы — и натрий, и свинец, — поясняет Владимир Ульянов. — На начальном этапе схожие разработки велись и в США, и в Великобритании, и во Франции. Однако сейчас этими реакторными технологиями обладает только Россия», добавил Ульянов.
Установка, созданная в Обнинске, позволяет переработать до тонны покрышек в сутки. Экономия, достигаемая за счет уменьшения времени переработки по сравнению с традиционной технологией пиролиза в газе, составляет от 2 до 4 раз в зависимости от применяемого газового аппарата. А если задействовать нагрев от сжигания пиролизного газа и оптимизировать теплоизоляцию, экономия составит от 8 до 18 раз.
Еще одна особенность технологии заключается в том, что основные процессы проходят при относительно невысокой температуре — от 400 до 500 °C. Если температура будет выше, то из изношенных покрышек удастся получить в основном газообразные продукты. А наибольшую ценность имеют продукты жидкие.

ГАЗ, МАЗУТ И ОЧИСТИТЕЛЬ ИЗ РЕЗИНЫ
Ученые получают четыре основных продукта переработки. Первый — металлокорд, который изначально присутствует в покрышках. Он не имеет большой ценности. Второй — пиролизный газ, аналог природного газа. Его можно использовать для обогрева самой установки, в которой утилизируются шины. Третий продукт — это технический углерод, сырье для производства сорбентов и черного пигмента красок. И наконец, четвертый, наиболее ценный — пиролизная жидкость, близкая по своему составу к синтетической тяжелой нефти. Можно считать ее аналогом мазута, добавил Ульянов.
Любой нефтеперерабатывающий завод может выделить из пиролизной жидкости бензин, керосин и другие полезные фракции. Есть и более простой вариант ее использования по аналогии с мазутом — сжигать как печное топливо. Килограмм мазута стоит на рынке 10–12 рублей, а переработка тонны покрышек дает около 300 кг такой жидкости.
Однако продавать этот продукт как обычный мазут было бы расточительством. Оказалось, что в пиролизной жидкости намного больше, чем при традиционном пиролизе, ценного вещества — лимонена.
"Лимонен образуется и при традиционном пиролизе, однако успевает разложиться из-за длительного времени нагрева. У нас нагрев короче, поэтому ценных продуктов сохраняется больше - до 20–30% лимонена. При переработке 1000 кг покрышек можно получить до 60–90 кг лимонена", отметил ученый.
Лимонен — органический растворитель, его используют, например, в 3D-принтерах для очистки после печати. Это вещество безопасно для здоровья, поэтому широко применяется при производстве синтетических моющих веществ. Он используется в качестве ароматической отдушки при производстве косметики и лекарств.
Килограмм технического лимонена стоит сегодня на рынке от 500 до 900 рублей. Себестоимость же лимонена, получаемого при жидкометаллическом пиролизе, не превысит 200 рублей за килограмм.
Демонстрационный образец установки размером чуть больше метра в высоту.
"Небольшие габариты для нас — момент принципиальный. Так уж сложилось, что в России нет практики свозить покрышки на перерабатывающий завод. Установку придется привозить на склады шин. Небольшие габариты и транспортабельность будут важны и при продвижении нашей разработки на зарубежных рынках, поскольку мы нацелены не только на Россию", — говорит Владимир Ульянов.

РОСПРИРОДНАДЗОР ПРОТИВ
Производители и импортеры шин в России в целом заинтересованы в диверсификации технологий утилизации изношенных покрышек. Однако пока этот процесс идет не так гладко, как хотелось бы.
У Росприроднадзора на данный момент нет вопросов только к одной технологии утилизации — механическому дроблению изношенных шин, пояснила Надежда Чурмеева. К термическим способам у регулятора есть вопросы. В мартовском письме надзорного ведомства говорится, что термическая обработка отходов, к которой относятся и различные методы пиролиза, считается обезвреживанием. «Возможно, Росприроднадзору необходимо уточнить эти термины. Ведь пока нет четкой позиции регулятора, что термическая обработка отходов является утилизацией, производители шин не смогут рассматривать компании, которые ею занимаются, в качестве потенциальных подрядчиков», добавила она.

Поиск по теме: наука, Отходы, автошины, Пиролиз, Росприроднадзор