Пиролиз: переломный момент в борьбе с пластиковыми отходами

Поскольку ожидается, что мировое производство пластика почти утроится с 460 миллионов тонн (Мт) в 2019 году до 1231 Мт к 2060 году, риски для окружающей среды и здоровья, связанные с пластиком, продолжают расти. Исследования выявили более 16 000 химических веществ в обычных пластиковых изделиях, 4000 из которых представляют значительную опасность. Хотя правительства реализовали различные политики для решения этой проблемы, такие как цель администрации Байдена-Харриса по поэтапному отказу от одноразового пластика к 2035 году и налог на пластиковую упаковку в Великобритании, текущие показатели переработки остаются катастрофически низкими и составляют всего 12–13%. Очевидно, что для эффективной борьбы с пластиковыми отходами необходим более разнообразный и продвинутый подход.

Ограничения механической переработки

Механическая переработка была краеугольным камнем управления пластиковыми отходами, но она сталкивается со значительными ограничениями. Когда пластик расплавляется и преобразуется, его полимерные цепи часто ослабевают, что приводит к получению материала более низкого качества, который может не подходить для высококачественных применений. Кроме того, механическая переработка с трудом справляется с такими загрязнителями, как остатки пищи, многослойная упаковка и другие непластиковые материалы. Это приводит к снижению темпов переработки определенных видов пластика, таких как гибкие упаковочные пленки, которые в Великобритании перерабатываются всего на 7% по сравнению с 63% для пластиковых бутылок.

Более того, механически переработанный пластик часто имеет более короткий жизненный цикл и в конечном итоге оказывается на свалках или мусоросжигательных заводах, способствуя выбросам парниковых газов и образованию микропластика, который наносит вред экосистемам.

Пиролиз: сильный конкурент

В отличие от этого, пиролиз, тип химической переработки, часто называемый «продвинутой переработкой», предлагает многообещающее решение для смешанных пластиковых отходов. Нагревая пластик до 400-600°C без кислорода, пиролиз расщепляет полимеры на более мелкие молекулы, производя смесь нефти и газа, которая может быть дополнительно очищена. Этот процесс дает около 80% жидкости (пиролитическое масло), 15% газа и 5% сажи (золы), причем газ и сажа повторно используются в различных отраслях промышленности.

В отличие от механической переработки, пиролиз производит высококачественное масло, которое может служить сырьем для производства новых пластиков первичного качества. По данным Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США, даже использование всего 5% пиролизного масла в производстве пластика снижает выбросы парниковых газов до 23% по сравнению с традиционными методами, основанными на сырой нефти.

Устранение загрязнений при пиролизе

Несмотря на свои обещания, пиролиз по-прежнему сталкивается с техническими проблемами, особенно с загрязнением от смешанного сырья из пластиковых отходов. Примеси, такие как металлы, органические гели и другие частицы, могут ухудшить качество пиролизного масла и повредить оборудование. Однако достижения в технологиях фильтрации помогают смягчить эти проблемы. Например, было показано, что методы глубинной фильтрации уменьшают загрязнение частицами, делая пиролизное масло более подходящим для последующей переработки в паровых крекинг-установках, где оно преобразуется в более легкие олефины для производства пластика.

Исследования Гентского университета и корпорации Pall показали, что фильтрация пиролизных масел снижает образование кокса на 40-60% во время парового крекинга, не влияя на качество продукта. Это указывает на важность контроля загрязнений для максимизации эффективности пиролиза.

На пути к экономике замкнутого цикла

Хотя механическая переработка останется ключевой частью управления пластиковыми отходами, ее ограничения требуют включения технологий химической переработки, таких как пиролиз, для построения действительно круговой экономики. Решая проблемы загрязнения и повышая эксплуатационную эффективность, пиролиз может улучшить переработку смешанных пластиковых отходов, снизить зависимость от первичных пластиков и минимизировать воздействие производства пластика на окружающую среду.

Правительства должны признать роль химической переработки в продвижении устойчивости и инвестировать в поддерживающую политику и инфраструктуру для масштабирования пиролиза. При правильных инвестициях пиролиз может сыграть ключевую роль в продвижении круговой экономики и помощи в борьбе с глобальным пластиковым кризисом.

Более экологичное будущее станет достижимым, если мы воспользуемся всем потенциалом этих инновационных технологий.