Исследование BASF: для переработки инженерных пластиков необходимо комбинировать несколько технологий

Репортаж от Wedoany，Исследовательская группа BASF недавно опубликовала статью в американском академическом журнале «Annual Review of Materials Research», предложив комбинированный технологический подход к переработке инженерных пластиков. В статье отмечается, что не существует единого стандартного процесса переработки инженерных пластиков — необходимо комбинировать и интеллектуально применять несколько взаимодополняющих технологий, таких как механическая переработка, растворительная переработка, деполимеризационная переработка и термохимическая переработка, с учётом свойств материала и состава потока отходов; при этом масштабируемый процесс сортировки является одним из ключевых условий для обеспечения замкнутого цикла пластиков.

В отличие от массовых пластиков, таких как полиолефины, широко используемых в упаковке, модифицированные полиолефины, полиуретаны, полиамиды и другие специальные пластики в основном ориентированы на высокопроизводительные сферы применения, например, в автомобильной промышленности, где обычные пластики, как правило, не могут удовлетворить требования к эксплуатационным характеристикам. Переработка таких материалов требует применения индивидуальных процессов с учётом их собственных свойств и областей применения.

Для обеспечения замкнутого цикла пластиков из сложных по составу потоков отходов необходимо одновременное выполнение двух условий: наличие масштабируемого процесса сортировки и адаптированной комбинации технологий переработки. Доктор Бернхард фон Вакано, руководитель исследовательского проекта BASF по замкнутому циклу пластиков и ведущий автор статьи, отметил, что не существует «универсальной» стандартной технологии переработки инженерных пластиков. Ключевым фактором является комбинирование и интеллектуальное применение нескольких взаимодополняющих технологий с учётом особенностей различных потоков отходов для производства высококачественных, пригодных к повторному использованию материалов и достижения замкнутого цикла инженерных пластиков.

Механическая переработка — наиболее распространённая на сегодняшний день технология, которая включает сортировку, измельчение и плавление пластиковых отходов с последующей их переработкой. Этот процесс отличается низким энергопотреблением, но требует чистого и однородного по составу потока отходов и особенно подходит для упаковочных отходов в больших объёмах с высокой чистотой полимеров и ограниченным содержанием добавок. Из-за ограничений по качеству и санитарным нормам использование механически переработанных материалов в новой упаковочной продукции часто ограничено. Для сфер применения с более высокими техническими требованиями источники пригодных для переработки пластиковых отходов ограничены, а продукция обычно содержит сложные полимерные компоненты, поэтому механическая переработка не может удовлетворить требования к эксплуатационным характеристикам.

Растворительная переработка подходит для пластиковых отходов с более сложным составом: она использует растворители для селективного растворения определённых пластиков с последующим разделением и очисткой для восстановления материала. Например, этот процесс позволяет извлекать полиамидные материалы из автомобилей, выведенных из эксплуатации, и повторно использовать их для производства новых автомобильных деталей.

Технология деполимеризационной переработки разлагает пластики на основные структурные единицы, которые затем повторно полимеризуются в новые полимерные материалы. Разработанный BASF процесс loopamid® обеспечивает полузамкнутый цикл переработки полиамида 6 по принципу «от текстиля к текстилю»: бывшие в употреблении текстильные изделия могут быть преобразованы в полиамидные волокна, качество которых соответствует высоким стандартам традиционного полиамида 6 (ПА6). В начале 2025 года BASF запустила первую коммерческую производственную установку loopamid® на своей площадке в Цаоцзине, Шанхай.

Для пластиковых отходов со смешанным составом, которые обычно в конечном итоге попадают на мусоросжигательные заводы, переработка может быть осуществлена с помощью термохимических процессов, таких как пиролиз или газификация, хотя эти технологии отличаются высоким энергопотреблением. Пиролиз разлагает длинноцепочечные полимеры пластиков на короткоцепочечные углеводороды, а полученное пиролизное масло может быть повторно использовано в качестве сырья; газификация же производит синтез-газ, который может использоваться в качестве сырья для химического производства.

Многочисленные пилотные проекты BASF подтвердили техническую осуществимость нескольких процессов переработки полиуретанов и полиамидов, позволяющих превращать пластиковые отходы в сырьё, качество которого сопоставимо с первичными материалами.

Доктор Йенс Хампрехт, вице-президент подразделения специальных материалов BASF и соавтор статьи, отметил, что для масштабирования этих технологий переработки и обеспечения коммерческой целесообразности крупных инвестиций необходимо выполнение двух условий: во-первых, создание эффективной системы управления отходами, позволяющей удерживать пластики в замкнутом цикле; во-вторых, разработка политиками чёткой, стабильной и поддерживающей переработку нормативно-правовой базы.

Переработка является важной опорой перехода к устойчивой экономике, позволяя материалам непрерывно циркулировать, снижая зависимость от ископаемого сырья и экономя ресурсы. Чёткая и предсказуемая нормативно-правовая база будет способствовать превращению Германии и Европы в инновационный центр, стимулируя технологический прогресс и устойчивый рост химической и обрабатывающей промышленности. BASF ведёт исследования по всей цепочке создания стоимости, направленные на систематическое совершенствование процессов переработки и продвижение к замыканию материального цикла.