俄罗斯惊现废塑料变油术，低成本燃油横空出世_风闻

今天，是一个里程碑！2024年10月25日，新西伯利亚国立大学的科学家们从不可回收塑料中成功获得了首批合成燃料。

在新西伯利亚国立大学自然科学学院物理化学系的实验室中，组装了一台用于将聚合物废料的热解液体产物转化为合成燃料的催化装置。在前三周的运行中，科学家们成功提取了首批三升煤油。目前，正在确定毛细反应器的最佳工作模式、研究催化剂再生的重要周期、选择催化过程的最佳参数、筛选催化剂，并监控装置的关键性能指标，分析获得的产品。

这套设备是由雅罗斯拉夫尔市的“Onium Plus”公司提供的，该公司还负责设备的安装。2023年12月，新西伯利亚国立大学自然科学学院物理化学系、俄罗斯科学院西伯利亚分院G.K.博列斯科夫催化研究所的科学家们与该公司代表合作，创建了一种将不可回收塑料转化为合成燃料的技术，相关的研究文章已在新西伯利亚国立大学网站上发布。

该技术由多个阶段组成。首先，对不可回收塑料进行热解，即在400至600°C的无氧条件下进行热分解，产生热解油——一种不均匀的碳氢化合物液体混合物，含有大量不良杂质，呈暗黄色并具有刺鼻气味。接下来，根据沸点对多组分混合物进行分馏。然而，由于不饱和碳氢化合物含量较高，热解油及其馏分尚不适合作为燃料使用，因为这类物质可能会损坏内燃机。通过应用催化技术可以将其转化为可用的燃料。Onium Plus公司请求新西伯利亚国立大学的研究人员开发这项技术，并对镍-钼催化剂进行初步实验，结果显示在管式反应器中成功合成了透明无色、带有轻微煤油气味的液体。

不过，要将其用于内燃机，还需要开发新的催化剂成分和合成方法，并对氢化装置进行改造，确定催化过程的最佳参数，并完成催化剂自动再生的所有周期。为此，Onium Plus公司又制造了两套催化装置——一套用于工厂的试验装置，另一套实验室装置在5月底交付给新西伯利亚国立大学的研究人员。目前，正在对催化过程进行平行测试，科学家们正在优化催化剂的成分、反应条件、温度、压力和流速，而公司专家则在扩大规模的同时进行设备的耐用性测试。实验的关键要求是两套装置必须全天候连续运行。

“塑料废料的热解液体产物主要由大量不饱和碳氢化合物组成的中、重馏分组成，该产物通过高压液泵从原料罐输送到混合器，并在40个大气压下与氢气混合。随后，混合物分批进入反应器，在高温高压条件下进行催化反应。根据催化剂的成分，可能发生氢化、加氢裂化或加氢异构化。目前，该装置在40个大气压、360至400°C的条件下进行加氢裂化，这被认为是该过程的标准。参数的选择取决于需要获得的产品类型，此次实验的目标是生产煤油。”——新西伯利亚国立大学自然科学学院物理化学系的科学研究员安东·利斯科夫介绍了该装置的运行原理。

来自反应器的产物混合物通过蛇形管进入分离器，在冷却过程中分离成气体和液体。气体向上排出，而液体逐渐在积液器中冷凝。当液体重量达到设定值时，采用闸门方法进行排放：排放管线上的第一个阀门开启，液体产品流入缓冲罐。检测到重量减轻后，第一个阀门关闭，第二个阀门打开，液体进入接收器，并根据称重结果评估产品的产量。然后第二个阀门关闭，等待下次取样。此自动溢流装置的设计可避免在排放产品时出现明显的压力下降，并在长时间实验中稳定积累产品。

“我们最初对聚合物废料热解液体产物的加工尝试得到的物质与现在合成的物质类似，但其凝固点约为0摄氏度，这个指标远高于我们的目标。因此，我们调整了催化剂的配方，使其引发裂解和异构化反应，显著降低了凝固点，目前已达-20摄氏度。在三周的连续不间断运行中，我们从热解产物中提取了约3升优质的防冻煤油，可作为燃料添加剂使用，产量为每小时6毫升。”——新西伯利亚国立大学自然科学学院物理化学系副教授叶卡捷琳娜·帕尔霍姆丘克如是说。

最终产品经过详细分析：研究人员研究其分馏、分组、成分和元素组成，测量硫和氯的含量、闪点和浑浊点等参数。这些参数对产品的后续应用非常重要，决定了它的实际用途。 

新西伯利亚国立大学的科学家们最初选择了常用的镍-钼催化剂作为铝氧化物载体的实验起点，并获得了初步的积极成果。

“我们积累了初步经验——确定了该催化剂的活性，观察了过程的进行，掌握了处理这种特殊原料的技能，并确定了主要问题。热解油与传统石油有很大不同，通常这种原料含有长链烃，并具有较高的C17+烃含量，且其凝固和沸腾温度都较高。这些物质在反应器的冷区积累，形成‘蜡状’堵塞，可能导致压力波动。遇到这个问题后，我们开始选择加氢裂化和加氢异构化催化剂，以打断长链烃，生成更小的分子，使其分支化，从而解决了反应器的结蜡问题，同时降低了产品的凝固点和浑浊点，最终得到更高质量和更易燃的烃类产物。”——新西伯利亚国立大学自然科学学院物理化学系研究生叶卡捷琳娜·沃罗比约娃解释道。

最初得到了加氢催化剂，随后是加氢异构化和加氢裂化催化剂，并在此基础上取得了第一个积极结果：产品的浑浊点开始显著下降，烃类的燃烧特性也发生了变化。目前，科学家们正在研究一种具有更高加氢裂化和加氢异构化活性的催化剂，并得到了浑浊点低于-20摄氏度的产品。值得注意的是，该催化剂在连续几百小时的工作中表现出稳定的性能。最重要的是，获得的产品可以按照要求燃烧，并且含有大量的异构体，这是合成发动机燃料和润滑油所需要的特性。

新催化剂的装置已连续运行近四周，期间催化剂的活性没有降低，没有出现压力波动或积炭现象。

“在完善这项技术的过程中，我们不断提升处理这种特殊原料的技能，这种原料与石油差异很大。对我们而言，这是一项非常有趣的挑战，因为塑料废料确实越来越多，而并非所有的废料都适合二次回收。将其填埋并不能解决问题。对我而言，从科学角度来说，了解这种原料的处理特点以及催化剂的性能要求是很有趣的，这将有助于从不可回收的废料中稳定、长期地生产高质量的发动机燃料和润滑油。”——叶卡捷琳娜·沃罗比约娃说道。

科学家们对他们的工作成果评价为令人鼓舞，而从热解产品中生产燃料被认为是有利可图的，因为只有5%的原料转化为气体，其余的质量则转化为优质合成燃料。目前，**这项技术可以认为几乎已经准备好投入应用，具体的实施将仅取决于催化装置的建设速度。****生产样本与实验室装置的主要区别在于反应器的数量。**在实验室装置中，只有一个反应器，而在工业生产中，理论上可以安装数百甚至数千个反应器。这样一来，生产能力将大幅提升。

“每种类型的催化剂或新参数在投入应用之前，都需要经过数千小时的测试。进行更多的平行试验可以更快地优化流程，并验证各种解决方案的成功性。到今年年底，我们将启动两套新的加氢实验装置，从而增加同时运行的试验数量。但目前我们正在负责实施的最有趣的任务是建立一个配备数十个微型反应器的试验装置模块。**该模块能够以每小时数升的产能运行，集成了大型工厂中的所有系统。它配备了独立的氢气源、氢气净化与再压缩装置以及自动再生系统。**该装置不仅会验证催化系统的工业应用准备情况，**还将确认燃料生产的经济可行性。**该设备将非常精确地确定工艺成本，这是未来工业应用的必要步骤。”——奥尼姆普拉斯公司代表亚历山大·克利莫夫解释道。 

材料由新西伯利亚国立大学新闻中心的叶莲娜·潘菲洛整理。

而无独有偶，俄罗斯虽然是资源大国，但是，不乏脑洞大开的科学家开辟新能源方向。早在多年前，就有同类报道，或许处于雏形阶段。

当时，叶卡捷琳堡的企业家维亚切斯拉夫·泽林斯基自豪地称自己为“石油人”——这不是玩笑，作为一项实验，他在城市郊区的一个小型机库中“提炼”出“黑金”。每周可产出7.5桶（1200升）。当其他热衷者在斯维尔德洛夫斯克州徒劳地试图通过传统方式在地下寻找石油时，维亚切斯拉夫却在更近的地方找到了它——垃圾桶里。

他通过塑料提炼出合成石油，而据他说，这种塑料在俄罗斯几乎没人再回收处理。在之前的报道中，我们提到过某些废弃物，例如蛋糕和蛋的包装、食用油瓶子、出售半成品的托盘等，不适合回收处理，收集这些废弃物的人最终会将其运往垃圾填埋场。但维亚切斯拉夫反其道而行之，开始思考如何利用这些垃圾。

“我们和合伙人在2014年5月决定开始收集塑料，那时在叶卡捷琳堡还没有人做这件事，”企业家说道。“在此之前，我们走访了几个从事塑料回收的城市，与企业家交流，研究经验，看看这种生意是否有利可图。经过所有的会谈后，我们意识到：回收网络中的废料中，50%是PET瓶，这种瓶子在回收领域需求很大，但另外50%是没人回收的废塑料，比如聚乙烯、包装、各种瓶子、酸奶杯等，所有这些都会被送往垃圾填埋场。这就是我们决定专门处理这些塑料的原因。”

维亚切斯拉夫指出，在俄罗斯将聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯等石化产品回收再生成石油的经验几乎没有，但其他国家已经有所应用。在研究了不同的方案后，企业家们最终选择了来自韩国的热解装置（无氧“燃烧”），因为它价格最低，花费了50万美元。

“这是一个实验性设备，我们在2014年5月订购，并于2015年7月正式启用，等待它为我们定制制造。通常这种设备的处理量可达每天16吨，而我们的设备每天只能处理一吨，”维亚切斯拉夫解释道。“简单来说，它的工作原理类似于蒸馏装置，通过在无氧条件下分解碳氢化合物。”

企业家在叶卡捷琳堡的恰卡洛夫区设置了160个网格，用于收集回收塑料。每周一次，卡车将这些容器的内容物运到一个小型车间，在那里，两名工人从中挑选出PET瓶（如汽水瓶、啤酒瓶），这些瓶子将被送往生产包装带的企业。其余的废料则被送入炉中——以转化为石油。维亚切斯拉夫表示，没有哪种塑料不适合这种处理方法，因此网格中可以扔蛋糕包装和食用油瓶等废弃物。

该装置以柴油为样本。维亚切斯拉夫将他的“石油提炼”视为一种爱好和实验（他不愿谈论他的主营业务），但他也不掩饰自己的商业兴趣——一旦找到合适的“配方”，他计划将装置连同配方一起出售。尽管目前的石油价格和设备成本让人对这一想法的前景感到怀疑，但企业家谈论他“油田”时的热情让人心生好感。此外，每周有几吨原本可能被填埋的垃圾得到了回收处理——这也不失为一种良好的尝试。

估计，在不久的将来，正所谓英雄惜英雄，估计西伯利亚和叶卡捷琳堡之间，必然会因此产生奇妙的互动。而不可回收塑料最终是填埋处理，还是将其转化成更为廉价的燃油？必然是，后者的处理方式为遥遥领先了，或者叫做革命性替代。这或许可能会触及到国家战略方面，因此，非常值得期待和持续关注。