Технология, разработанная ЛЭТИ, позволяет провести термическую деструкцию отходов, в частности пластика, без доступа кислорода (пиролиз), а далее провести газификацию с помощью перегретого до 800 градусов Цельсия водяного пара — с получением синтез-газа и низкомолекулярных углеводородных фракций. Полученная смесь газов имеет высокую теплотворную способность (до 32 МДж/кг) и не содержит опасных для экологии компонентов. Высокое содержание водорода в нем позволит в дальнейшем использовать его для получения электричества с помощью топливных элементов.
Фото: Евгений Павленко, Коммерсантъ
Фото: Евгений Павленко, Коммерсантъ
Проблема переработки и утилизации отходов является одной из наиболее острых и масштабных в современной России. Сегодня множество свалок переполнено отходами, значительное количество которых содержат углеводороды (пластик, резина, твердые коммунальные и бытовые отходы), которые долго разлагаются в природе и могут быть источниками загрязняющих веществ, опасных для окружающей среды. Первоочередная причина, препятствующая сокращению мусорных массивов,— это отсутствие эффективных и экологически чистых промышленных технологий утилизации, которые могут быть массово внедрены.
«Мы разработали установку, которая разлагает пластик, резину и бытовые отходы при помощи перегретого пара. Пар нагревается с помощью микроволнового излучения до 10 тыс. °С при атмосферном давлении. Если этот пар подать на продукты термической деструкции отходов, то за счет реакции паровой конверсии произойдет разложение на низкомолекулярные газовые фракции (водород, окись углерода, углекислый газ, метан, этилен, пропан и т. п). Важно, что разложение происходит в восстановительной атмосфере, а не в окислительной, как это имеет место при сжигании. Такой подход дает существенное улучшение качества выходного продукта и уменьшения выбросов загрязняющих веществ»,— рассказывает доцент кафедры радиотехнической электроники СПбГЭТУ ЛЭТИ Вячеслав Иванов.
Установка представляет собой металлический реактор, который обогревается внешним источником тепла, в него подаются отходы, перегретый пар с температурой 8,5 тыс. °С, из которого отводится парогазовая смесь. После «закалки» газа охлажденная смесь готова для поддержания процесса пиролиза отходов, то есть отправляется на газовые горелки для нагрева стенок реактора. Остальная часть для выработки тепловой или электрической энергии.
«Полученная газовая смесь газов является безопасной для окружающей среды. Кроме того, сейчас мы работаем над тем, чтобы использовать часть энергии от этих газов для питания топливных элементов: по оценкам зарубежных специалистов, в результате электрохимических реакций можно получать электрическую энергию с высоким КПД (около 65%). Таким образом, развитие нашей технологии по факту позволит превращать отходы в электричество»,— отмечает Вячеслав Иванов.
Метод утилизации отходов с помощью перегретого пара уже получил два ключевых патента, владельцами которых являются индустриальные партнеры СПбГЭТУ ЛЭТИ: ООО ТЭК «Топливная экологическая компания» и ООО «Технологические системы и комплексы». Важно отметить, что внедрение в жизнь этой технологии осуществляют недавние выпускники ЛЭТИ, получившие практические инженерные навыки в студенческие годы.