Iseteenindus

Научный труд подтвердил: пиролиз сланца с отходами из полимеров имеет хорошие перспективы, но есть некоторые «но»
Химическая промышленность

07.12.2022

Не так давно в стенах Вирумаского колледжа Таллиннского технического университета прошла защита докторской работы „Совместный пиролиз эстонского сланца и полимерных отходов“. Автор научной работы Ольга Пихл изучила одно из потенциальных направлений развития промышленности Ида-Вирумаа и пришла в работе к выводу, что промышленный потенциал региона может быть использован в новом ключе.

Olga Pihl
Ольга Пихл, автор докторской работы

Сланцевый сектор Эстонии стоит на пороге нового периода: энергетический гигант, который доставлял беспокойство окружающей среде, становится химической промышленностью, которая решает экологические проблемы. Ключевая роль в достижении этой цели лежит на пиролизном заводе Enefit, который сможет помимо сланца производить масло и из пластиковых отходов. Это позволяет перерабатывать сотни тысяч тонн отходов, которые наносят ущерб окружающей среде и которые трудно переработать как-то иначе. Такие отходы в основном складируются или сжигаются. Цель Eesti Energia - переработать масло, произведенное из таких отходов, сделав из него химические продукты, из которых в свою очередь можно изготовить, например, пластиковые продукты. Условно говоря, химическая промышленность поможет переработать пластиковую бутылку из-под кетчупа в сырье, из которого вновь сделают бутылку для кетчупа.

Ольга рассказала о том, как проходили годы исследований, и к каким выводам они привели.

Почему именно эта тема?

Пиролиз или термическое разложение органических соединений при недостатке кислорода уже почти столетие используется в Эстонии для производства жидких топлив. Сам процесс надежный, давно зарекомендовавший себя на практике. Современный мир предлагает новые вызовы, один из которых – необходимость более рационального управления ресурсами. Полимерные отходы (то есть старый пластик и использованные шины) содержат энергетический потенциал, который при обычной утилизации остается не востребован.

Сама идея применения полимерных отходов как сырья для разного рода производств, не нова. В том числе не нова и идея использования пластика в производстве. Но опубликованных исследований на тему совместного пиролиза со сланцем, которые могли бы применяться на практике, мало. В то же время, совместный пиролиз сланца и пластиковых отходов не просто обсуждается, это направление входит в стратегию развития производства Eesti Energia в Ида-Вирумаа. Этот факт вдохновлял, однако исследовательская работа не привязана к целям какого-то отдельного предприятия или проекта. Изначально я вообще изучала особенности совместного пиролиза пластиковых отходов со сланцем из шести разных месторождений. География была взята довольно широко – рассматривала сланец Эстонии, Марокко, Израиля, Ирана, Египта и Монголии.

Но в самой работе в итоге был взят за основу сланец Эстонии. Остальные не подошли?

Фокус работы нужно было сузить и углубиться в детали. Поэтому я сосредоточилась на сланце Эстонии, чтобы подготовить теоретическую и практическую основу для совместного пиролиза именно с использованием нашего сланца.

Было ли что-то неожиданное для Вас в ходе проведения исследований и составлении работы?

В сланце содержится сера, в пластике ее нет, однако при добавлении пластика к сланцу в процесс пиролиза принцип аддитивности не работает, в получаемом жидком продукте содержание серы снизилось больше, чем можно было бы предположить. (Аддитивность — свойство величин, состоящее в том, что значение величины, соответствующее целому объекту, равно сумме значений величин, соответствующих его частям: 3 = 1 + 1 + 1). С точки зрения качества получаемого продукта, снижение серы, является положительным моментом. Однако увеличилось содержание серы в полукоксе. Если кратко сформулировать вывод работы, то он таков: добавление полимерных отходов улучшает качество получаемых жидких продуктов, снижается содержание серы, сера распределяется по продуктам несколько иначе, чем при пиролизе только сланца.

Однако если заменить 50% сланца смесью пластиков, то полученное масло не течет при комнатной температуре. Масло, произведённое путём совместного пиролиза сланца и полимерных отходов, можно использовать как сырье для производства новых продуктов. Но это совсем краткая формулировка, выводов значительно больше, и уже сейчас, думая о результатах, могу сказать, что их можно было бы сделать еще больше. Поэтому кому интересна тема совместной переработки сланца с полимерными отходами, могут подробнее посмотреть результаты моего исследования и выводы, а может быть даже самому прийти к каким-то своим заключениям.

Постепенный переход с фоссильных топлив на другие источники углеводородов поможет Эстонии существенно снизить выбросы СО2.

Совместный пиролиз пластиковых отходов и сланца может стать новой вехой в развитии промышленности Ида-Вирумаа?

Имеющаяся технология это позволяет и перспективы, действительно, хорошие. Если данное направление изучить дополнительно также с точки зрения влияния на окружающую среду, чего моя работа не предусматривала, и решить вопрос поставки и логистики необходимого объема сырья – полимерных отходов, то абсолютно точно, совместный пиролиз может стать дальнейшим направлением развития промышленности Ида-Вирумаа.

Кто помогал или что помогало в работе?

Помогала поддержка семьи, хорошие коллеги помогали и советом, и морально. Сложно было совмещать все на высоком уровне – и мою основную работу (Ольга руководит лабораторией Центра сланцевой компетенции TalTech), и проведение исследований, анализ. Но я, действительно, очень благодарна коллегам, семье, научному руководителю, оппонентам и, наверное, вселенной – все складывалось так, чтобы я смогла заниматься интересующей меня темой, изучать, считать, приходить к промежуточным выводам, снова пересчитывать и идти дальше.

Название докторской работы:

Co-pyrolysis of Estonian Oil Shale with Polymer Wastes
Eesti põlevkivi ja polümeerjäätmete koospürolüüs

Оппоненты: Профессор Эрик Сууберг из Университета Брауна, США
PhD Индрек Аарна, руководитель отдела развития Viru Keemia Grupp

Научные руководители: Профессор Аллан Нийду, Вирумаский колледж TalTech, эмирит-профессор TalTech Андрес Сийрде

Исследования совместного пиролиза стали лучшей работой по развитию Таллиннского технического университета в 2021 году.

Доступ к работе: Диги-библиотека TalTech