Покришку мастилом не зіпсуєш
Луганські вчені пропонують удосконалену технологію переробки зношених покришок на вуглеводневе паливо.
«УТГ» уже писала про технологію переробки автомобільних шин, розроблену фахівцями дніпропетровського холдингу «Корал ГРУП». Учені Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля (м.Луганськ) запатентували оригінальну схему, у якій одночасно з гумою утилізуються відпрацьовані нафтові мастила. У цьому випадку «гонитва за двома зайцями» обіцяє бути успішною: дослідна установка дає підвищені показники виходу вуглеводневого палива.
Про розробку розповідає керівник теми доктор технічних наук професор Микола Горбунов.
— Миколо Івановичу, які масштаби проблеми? Оцінки швидкості утворення «нових старих шин» і накопиченої на сьогодні їхньої кількості варіюються…
— Думаю, у цьому випадку надточність і не потрібна. Досить зіставити порядки цих величин. Як перше наближення можна взяти 1 мільярд — стільки автопокришок зношується у світі щорічно. У США цей показник становить більше 230, у Італії — близько 60, у Англії — 30 мільйонів штук. На пострадянському просторі нагромадилося 50 мільйонів зношених шин. Та тільки в Україні щороку викидається близько 200 тисяч тонн автопокришок!
В усьому світі щорічне виробництво автомобільних шин у рази перевищує утилізацію, причому внаслідок економічного розвитку тенденція довгострокового зростання надходжень «продукту» тільки підсилюється. Із цим «багатством» треба щось робити.
— Які є пропозиції?
— Поширені декілька методів утилізації покришок. По-перше, спалювання з одержанням енергії. Найпопулярнішим є спалювання в цементних печах. По-друге, піроліз в умовах відносно низьких температур з одержанням легкого дистиляту, твердого палива, близького за властивостями до деревного вугілля, і металу. Нарешті, одержання гумової кришки й порошку, використовуваних для заміни натурального й синтетичного каучуку під час виготовлення полімерних сумішей і будівельних матеріалів.
На жаль, усі ці методи малопривабливі — як економічно, так і екологічно. Тому масштабного застосування вони не дістали.
— Може, тоді краще просто дати зношеним шинам спокій?
— Складування й поховання відходів полімерів — теж не вихід. Адже це небезпечно. Звичайно, негативний вплив на довкілля у цьому разі менше, ніж від спалювання: кожна спалена тонна зношених шин — це 270 кг сажі й 450 кг токсичних газів, викинутих у атмосферу. Однак і під час поховання шини нехай повільно, але розкладаються, виділяючи речовини, які порушують екологічну рівновагу.
Зрозуміло, що складування неефективне економічно. Кожна покришка потребує від 0,5 до 2 квадратних метрів складської площі. З іншого боку, у кожній тонні шин міститься близько 700 кг гуми, що може бути повторно використана для виробництва гумотехнічних виробів, матеріалів будівельного призначення або палива. При цьому закупівельна ціна відпрацьованих покришок дуже низька, а часто їх узагалі можна збирати безкоштовно.
— Технології піролизу шин та їхньої переробки на паливо розробляються не перший рік, в експлуатації є дослідно-промислові установки. У чому інноваційність вашого методу?
— Розроблений нами спосіб одержання альтернативного вуглеводневого палива поєднує переробку зношених шин і відпрацьованого мастила. У цьому методі використовується розчинювальний вплив мастил на гуму й деякі інші фізико-хімічні ефекти, які дозволяють підвищити економічність, продуктивність та швидкість технологічного процесу.
— Чому саме мастила?
— Переробка відпрацьованих нафтових мастил має першорядне значення, бо це одне з істотних джерел забруднення грунту, поверхневих і ґрунтових вод. За даними зарубіжних дослідників, їхній злив перевищує за обсягом аварійні скидання й втрати нафти під час її видобутку, транспортування та переробки. Тільки в Україні щорічно утворюється як мінімум 500 тисяч тонн цих небезпечних відходів.
Один із найперспективніших напрямків переробки відпрацьованих нафтових мастил — їхнє застосування у виробництві палива.
— Викладіть, будь ласка, коротенько технологічну схему.
— У нашому пристрої використовується така послідовність процесів. На першому етапі гумові матеріали завантажують у піролізний апарат через живильник. Туди ж із резервуара додають низькопробний бензин типу «Калоша» у пропорції 1:1 для розчинення гуми. Суміш перемішують, додаючи до отриманого продукту відпрацьоване мастило, також у пропорції 1:1. Після цього вмикається апарат, який створює ультразвукові коливання в камері із сумішшю, — це прискорює процес девулканізації гуми. Одночасно через суміш пропускають газоподібний озон.
На другому етапі піролізний апарат підключають до струму високої частоти для розм’якшення гумових відходів. Струм розігріває металевий корд і прискорює процес розчинення гуми.
На останньому етапі створюють електромагнітне поле, активізуючи рух суміші. Одночасно із цим із резервуара насосом у випарник подається вода. Там вона перетворюється на пару, яку пропускають через суміш. Додаткове барботування, у свою чергу, прискорює процес розчинення гуми й утворення однорідної суміші для одержання рідкого й газоподібного
вуглеводневого палива.
— У цій схемі на сировину впливають різними чинниками. Вони взаємодоповнюють один одного?
— Через складність і високу ненасиченість молекул каучуку змінювати їхню структуру досить легко. Для цих потреб прийнятні різні фізичні чинники: температура, іонізуюче й неіонізуюче випромінювання, електричні розряди, ультразвук, а також різні хімічні реагенти. Зміна молекулярної структури й молекулярної ваги неминуче призводить до зміни фізичних і технічних властивостей каучуку.
Визначення ефективних механічних активаторів і каталізаторів руйнування й розчинення каучуку — одне з найважливіших завдань під час переробки гумо-мастильних відходів. Саме його вирішення багато в чому визначає швидкість розчинення й сумішоутворення в установці, а отже, і якість одержуваної продукції.
— Ви робите ставку на фізичні методи активації?
— Так. Єдиним «хімікатом» у технології є озон. Позитивний ефект дає його сполучення із впливом електричних розрядів, дія яких подібна до нагрівання в середовищі інертного газу, — в’язкість одержуваного розчину стає нижче цього показника у вихідному матеріалі. Процес переробки триває без складних багатоступеневих схем сепарації, використовуваних у традиційних технологіях. Озон, контактуючи з поверхнею гуми, швидко окислює її, тобто руйнує міжмолекулярні та внутрішньомолекулярні зв’язки.
Особливо інтенсивно руйнуються напружені зв’язки. Тому з появою або наявністю на поверхні гуми мікротріщин насамперед починається атака озоном молекул, розташованих у вершинах тріщин. Це приводить до швидкого розростання й розпаду матеріалу на елементи з порівняно гладкими поверхнями.
Ситуація нагадує низькотемпературне кріогенне руйнування, однак у випадку озонної атаки утворена поверхня елементів окислена. Руйнування гуми відбувається за кімнатної температури без термічної деструкції, що обумовлює малий рівень шкідливих газовиділень із матеріалу, який переробляється, і «чистоту» технології.
— І що на виході?
— Переробка цим методом 6 тонн сировини (у співвідношенні 1:1, тобто 3 тонни гумових матеріалів до 3 тонн відпрацьованого технічного мастила) через добу дає 4,2 тонни рідкого палива (це 70%), 0,3 тонни газу (5%), 1,2 тонни вуглецевмісного твердого залишку (20%) і 0,3 тонни металевого корду (5%).
— А скільки коштуватиме інвесторові запуск пропонованої вами технології в промисловому масштабі? Яка її економічна ефективність?
— Ми підготували інвестиційний проект, у якому розрахували інтегральні показники. Так, розробка проектної й технічної документації, виготовлення першої промислової лінії й будівництво заводу з переробки автомобільних покришок триватиме 9 місяців і коштуватиме мільйон євро. Термін повернення інвестицій становитиме півтора року. Побудований завод зможе переробляти 140 тонн відходів на добу, видаючи «на-гора» 100 тонн палива й 7 тонн металу! Але основна наша перевага в тому, що собівартість однієї тонни палива становитиме лише 120 доларів.
— Наскільки сильна конкуренція на цьому ринку?
— Ринок переробки шин тільки починає наповнюватися гравцями не лише в Україні, а й навіть у країнах Західної Європи. Так, завод потужністю 70 тонн покришок на добу здатний переробити за рік не більше 0,7% щорічного обсягу непридатних автомобільних покришок зі звалищ Західної Європи. Для переробки всіх старих автомобільних шин, що надходять за рік на європейські звалища, потрібно близько 200 таких заводів, що працюють у режимі безперервного виробництва. Тож місця під сонцем вистачить усім. Та й виграє від цього кожен.
