Исследователи Национальной лаборатории энергетических технологий США (NETL) разработали новый, более эффективный и экономичный способ производства водорода. Технология основана на паровой газификации смеси из пластиковых отходов, угля и биомассы. В результате процесса образуется синтез–газ, богатый водородом, – универсальное сырье, которое можно использовать как топливо или для производства широкого спектра химических веществ.
Технология призвана решить проблему утилизации самых распространенных видов пластика – полиэтилена низкой (LDPE) и высокой (HDPE) плотности. Из них изготавливают упаковку, пакеты, контейнеры и трубы. Из–за массового применения в одноразовых товарах именно эти полимеры составляют основную часть пластиковых отходов, скапливающихся на свалках.
«Проблема обращения с пластиковыми отходами приобретает глобальный характер и требует срочного решения», – отмечает руководитель группы исследователей NETL Пин Ван. По ее словам, за последние шесть десятилетий было произведено 6,3 миллиарда тонн пластиковых отходов, 60% из которых оказались на свалках и в окружающей среде. Неправильное управление отходами приводит к загрязнению грунтовых вод и потере ценных ресурсов, ведь большинство пластмасс производится из нефти и газа. Восстановить энергетическое содержимое пластика можно путем его преобразования в водород и синтез–газ.
Традиционные методы газификации пластика сталкиваются с рядом трудностей. Низкая температура плавления полимеров приводит к их слипанию, что вызывает засорение и блокировку оборудования. Кроме того, для поддержания стабильной реакции требуется энергозатратное измельчение сырья, а образование смолы снижает общую эффективность процесса.
Исследователи NETL нашли решение этих проблем, предложив добавлять в смесь угольные отходы. Содержащиеся в них щелочные и щелочноземельные металлы действуют как катализаторы, которые способствуют газификации углерода и расщеплению смолы. Это позволяет преодолеть ключевые барьеры на пути к эффективной переработке пластика.
«Совместная газификация пластика с другим сырьем, таким как уголь и биомасса, предлагает гибкий подход, который позволяет регулировать пропорции для достижения желаемого состава конечного продукта», – поясняет Пин Ван. Она добавила, что, изменяя соотношение компонентов и температуру, можно оптимизировать выход и качество синтез–газа для конкретных последующих применений.
Угольные отходы становятся привлекательным компонентом, поскольку их использование помогает снизить негативное воздействие на окружающую среду и сократить затраты на утилизацию. По мнению ученых, дальнейшая оптимизация процесса совместной газификации может значительно повысить экономическую целесообразность технологий преобразования отходов в энергию.
