18 июня 2021

Российские ученые разработали простой способ переработать шины. На выходе получается три продукта

Отработанные покрышки и шины вредят не только окружающей среде, но и человеку. Учёные Томского политехнического университета нашли новый, экологически чистый и экономически выгодный способ переработки шин. Уникальная методика с использованием воды позволяет не просто утилизировать опасные отходы, но и получить полезные продукты на выходе — морозостойкий мазут и газ.

Мусорная катастрофа

По данным ООН, сегодня общее количество мусора в мире пополняется на 4 млрд тонн в год. Примерно 70% от всех отходов вывозят на свалки. Это приводит к системным и необратимым изменениям. При этом, в следующие 10 лет объем отходов, попадающих в водные пути и в океаны, достигнет 58 млн тонн в год. И даже это — «хорошие» новости, ведь такая оценка учитывает тысячи амбициозных обязательств правительств и промышленности по сокращению загрязнения опасными отходами.

Без каких-либо улучшений в управлении отходами к 2030 году в окружающую среду попадет 99 млн тонн мусора. Что это значит для природы и человека? Пресная вода будет загрязнена, вымрут важные для пищевой цепочки животные, экосистемы, от которых зависит человек, будут уничтожены.

Неочевидная, но опасная проблема

Автомобильный транспорт имеет важнейшее значение для функционирования общественного производства и жизни людей. Однако при этом он является главным источником загрязнения окружающей среды. На его долю приходится до 60–80% загрязнения окружающей среды, а в районах наибольшего сосредоточения людей— до 90–95%. Во время эксплуатации транспортных средств образуется большое количество отходов. Согласно исследованиям, большую опасность среди них представляют собой изношенные автомобильные шины.

Химические вещества из выброшенных на свалку шин попадают в окружающую среду и при разложении образуют опасные отходы: они содержат масла, загрязняющие почву, и тяжелые металлы, такие как свинец, которые со временем накапливаются в окружающей среде. Еще одна серьезная проблема, связанная с выброшенными шинами — это повышенная опасность возгорания. Пожары, вызванные шинами, труднее контролировать.

Так, крупнейший из них на свалке шин Аль-Сулабия сотни военных и пожарных не могли потушить в течении месяца: всё это время ядовитый дым отравлял воздух близлежащих поселений. В результате сгорело более пяти миллионов шин. Инцидент признан «экологической катастрофой», поскольку дым от пожаров былвиден даже из космоса.

Автомобильные покрышки изготавливаются из различных резиновых смесей, состав которых каждый производитель держит в строжайшей секретности. Но в любом случае его основой является синтетический каучук, который получают из нефти — крайне огнеопасного материала.

Дым, который выделяется  при горении шин, содержит токсичные химические вещества и твердые частицы, которые опасны для здоровья человека. При попадании в атмосферу они вызывают ухудшение респираторных заболеваний — не только тяжесть их проявления, но и количество случаев возникновения.

Согласно отчету Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) на начало 2010-х годов 1,3 млн смертей во всем мире связаны с загрязнением атмосферного воздуха. Через несколько лет эта цифра увеличилась втрое — до 3,7 млн человек. Сейчас загрязнение воздуха приводит к 4,5 миллионам преждевременным смертям в год во всем мире. Проблема не только усугубляет респираторные заболевания, но и является их причиной, например хронической обструктивной болезни легких, астмы и рака легких. Также загрязнение воздуха вызывают и усугубляют болезни сердца, нервную и пищеварительную системы.

Только в России ежегодно от рака легкого погибает свыше 60 000 – это более 20% от всех умерших от злокачественных новообразований. В структуре онкологической смертности мужчин рак легкого составляет более 31%. В мире с загрязнением воздуха связаны 29% всех случаев рака легких и около четверти смертей от сердечных заболеваний и инсульта.

Почему шины не перерабатывают, а выбрасывают?

Когда шины приходят в негодность, у автовладельцев есть два пути – выбросить их на свалку или отдать на переработку. Например, можно сдать резину в шиномонтаж. Если возьмут – это почти гарантия того, что отправят на переработку. Кстати, появилась инициатива размещать узнаваемые баннеры у тех шиномонтажей, которые работают напрямую с фирмами, утилизирующими этот вид мусора. Надпись на нем будет примерно следующего содержания: «Сдаем куда надо». Проблема в том, что не у каждого шиномонтажа есть точка сбыта.

Усугубляет проблему то, что немногие предприятия готовы заниматься переработкой отработанных шин: их очень сложно утилизировать. Для переработки требуются огромное количество энергии – это не только невыгодно экономически, но и не экологично.

Решение есть – но неидеальное

Переработка шин помогает избежать попадания вредных химикатов в землю, воду и воздух. Существует несколько способов. Самая простая и опасная для природы и человека – сжигание. Нельзя назвать этот способ экологически чистым. Отходы от автопромышленности не используются повторно, а лишь ухудшают проблему глобального потепления из-за накопления парниковых газов в атмосфере Земли.

Более экологичный, но, к сожалению, менее распространенный метод переработки – пиролиз, нагревание без доступа кислорода. При этой технологии покрышки помещают в специальные камеры и герметизируют. Температура в этом процессе достигает тысячи градусов. Резина без доступа кислорода начинает разлагаться, и в итоге получается сырье, которое в дальнейшем используется в промышленности. Сегодня такой технологией пользуются Китай и США.

Возможна ли альтернатива?

Пытаясь решить проблему, ученые из Инженерной школы энергетики Томского политеха предложили альтернативный способ переработки покрышек – паровую газификацию.

Суть метода состоит в том, что в специально разработанной установке вторсырье обрабатывают перегретым водяным паром. Конечно, перед работой необходимо предварительно измельчить покрышку. Метод паровой газификации, предложенный томскими учеными, оказался гораздо бюджетнее и эффективнее широко распространенного пиролиза.

По сути, это более простая и безопасная технология переработки в отличие от тех, которые уже существуют. Для процесса паровой газификации не требуется слишком высоких температур и высокого давления, как для пиролиза – новый способ гораздо экологичнее. Также процесс отличается высокой скоростью – измельченные покрышки перерабатывается за час в реакторе.

Еще одно преимущество новой технологии — перерабатываемые покрышки превращаются в газ. Его, кстати, тут же можно использовать для производства новых покрышек. Кроме того, томским ученым удалось получить экологически чистый, и, что немаловажно, морозостойкий мазут.

Эксперименты в лаборатории показали, что он не замерзает и не теряет своих свойств даже при температуре –50°С. Причина такого успеха – низкая вязкость. Это значит, что он уже обладает свойствами арктического топлива. Учитывая, что территория России включает большие районы Крайнего Севера, это немаловажный бонус. Экологически чистым такой мазут делает отсутствие в нём серы.

Будущее разработки

Разработанная учеными в лабораторных условиях установка по переработке покрышек методом паровой газификации показала высокую эффективность. Пока подобную технологию используют только на одном заводе, во Франции. Проблема в том, что французам удалось извлечь из покрышек лишь технический углерод. Российская разработка оказалась эффективнее – ученым удалось получить газ и морозостойкий мазут.

В будущем разработка российских ученых может применяться не только по всей стране, но и в мире. И если сейчас идея сократить производство самих покрышек – лишь утопия, то грамотная, устойчивая и экологически чистая переработка с получением побочного продукта становится реальностью. Она стала возможной благодаря разработке специалистов Инженерной школы энергетики Томского политеха.

Автор: Анастасия Некифорова

Источник: https://riafan.ru/1414394-rossiiskie-uchenye-nauchilis-poluchat-morozostoikii-mazut-iz-starykh-avtopokryshek

Фото: pixabay.com

Далее

Против агрессии: российские ученые придумали новую технологию литья двигателей для широкофюзеляжных самолетов

Все
новости