Химический рециклинг пластика: зачем он нужен и как работает

Сфера химического рециклинга сегодня находится в фазе активного роста и в ближайшие 10 лет станет полноценной частью системы обращения с отходами. Что позволит России преодолеть отставание от мировых трендов и какие преимущества обеспечит стране развитие данной технологии вторичной переработки?

Тимур ИЗМАЙЛОВ,
генеральный директор
ООО «ТАРКО РУС»

Химический рециклинг пластика — это переработка полимерных отходов с изменением их химической структуры. В зависимости от технологии из отходов получают мономеры, углеводороды, синтез-газ или другое сырье для нефтехимии.

Метод может быть полезен для смешанных, загрязненных и многослойных отходов, которые сложно переработать механически. При этом он не заменяет механический рециклинг чистых и хорошо отсортированных потоков, а дополняет его.

История вопроса

Технология вторичной переработки отходов с помощью химических методов не нова, однако ее звездный час наступает только сейчас.

Первые исследования, касающиеся химического рециклинга, были опубликованы в далеком 1950 году, а пилотные установки появились в 70-е годы XX века. На фоне нефтяного кризиса направление получило импульс для развития, который продержался до 2000-х годов, причем за это время была наработана хорошая исследовательская база. Но в 2000-х годах нефть подешевела, и экономический смысл инвестировать в проекты по химрециклингу временно исчез. Развитие данного направления вторичной переработки замедлилось больше чем на 10 лет.

Новый этап начался после 2015 года. Причинами для оживления стали следующие факторы:

• ESG-повестка и давление регуляторов;
• рост объемов отходов пластмассовых изделий;
• технологический предел механической переработки;
• ограниченность рынка сбыта вторичной гранулы.

Самый важный фактор, хотя его редко обсуждают. Дело в том, что можно бесконечно стимулировать раздельный сбор и сортировку отходов. Но если рынок не готов по разным причинам поглотить произведенную вторичную гранулу, экономика процесса начинает разрушаться. Механическая переработка ограничена не только технологическим пределом, но и емкостью рынка. Химический же рециклинг снимает это ограничение.

Важно понимать: химический рециклинг не конкурирует с механическим рециклингом, просто последний имеет свои технологические ограничения, поэтому химрециклинг становится логичным вектором развития отрасли.

Чем химический рециклинг отличается от механической переработки

Оба подхода позволяют возвращать пластиковые отходы в хозяйственный оборот, но работают с разным сырьем и дают разный результат. Основные отличия показаны в таблице.

Глобальный рынок и Россия

Мировой рынок пиролиза пластиков оценивается сегодня примерно в 700-750 млн долларов США. К 2033-2034 годам этот показатель прогнозно вырастет до 1,5-2 млрд долларов США.

Глобальные мощности перерабатывают порядка 2 млн т отходов в год: в странах Европы — примерно 340 тыс. т, в США — 490 тыс. т, в странах АТР (включая Китай и Японию) — 1 млн т, в остальном мире — 190 тыс. т.

В России есть несколько анонсированных проектов, реализованных же промышленных мощностей пока нет. Простейшие установки пиролиза, например используемые для переработки шин, не дают хороших результатов при утилизации пластика, поэтому не принимаются во внимание.
Безусловно, Россия отстает от мирового тренда, и именно поэтому у страны нет времени на долгие эксперименты. Нужно брать лучшие технологические решения и адаптировать их к имеющимся условиям.

Почему пиролиз?

Существует несколько методов химической переработки: деполимеризация, растворные технологии, газификация, гидрокрекинг. Но наиболее коммерчески продуманной технологией является сегодня пиролиз.

Он оптимален для переработки отходов ПЭ и ПП, которые составляют основную часть потока полимеров из мусора — около 50% (а для России это не меньше 1 млн т ежегодно, то есть огромный рынок).

Пиролизные установки по принципу работы делятся на два основных типа.

Цикличные (batch) обрабатывают партии отходов последовательно. Чаще всего представляют собой модульные решения мощностью 5-6 тыс. т/год. Они просты в установке и эксплуатации, подходят для пилотных или региональных проектов.

Постоянные (continuous) работают непрерывно, позволяя перерабатывать большие объемы сырья. Мощность составляет обычно от десятков до сотен тыс. т/год. Такие системы требуют более сложной инфраструктуры и контроля, но обеспечивают максимальную экономическую эффективность крупным промышленным проектам.

Что образуется на выходе после пиролиза пластиковых отходов? Это набор углеводородов, который можно назвать синтетическим топливом или нефтью. Но для получения полноценного топлива продукт требует доработки на НПЗ. Существет сложность: НПЗ привыкли к стабильному первичному сырью, а пиролизное масло требует серьезного контроля качества. Но это решаемая технологическая задача, а не тупик.

Если рассматривать большие установки с мощностью 25-35 тыс. т/год, капекс завода будет составлять от 65 до 80 млн долларов США. Это установки обычно встраиваются в инфраструктуру НПЗ. Последовательные установки небольшой мощности (5-6 тыс. т/год) будут стоить 4-7 млн долларов США. Цикличные установки мощностью до 6 тыс. т/год — 2-3 млн долларов США.

Многое зависит от комплектации оборудования, но это реальный диапазон стоимости для решений, обеспечивающих выпуск именно качественной продукции.

Основными покупателями пиролизного масла являются нефтехимические компании и НПЗ. Используя этот продукт, они одновременно выполняют экологические требования, получают налоговые преференции и могут продавать свою продукцию с «зеленой премией» — ключевым фактором коммерциализации. Кроме того, пиролизное масло является универсальным сырьем: его можно перерабатывать в топливо, производить растворители и лакокрасочные изделия — область применения этого продукта очень широка.

Развитие химрециклинга в России

Учитывая специфику страны, а именно большие расстояния, целесообразно развивать модульные заводы небольшой мощности. При таком пути развития можно уйти от высоких капитальных затрат, доступных только гигантам рынка, и выстроить сеть независимых предприятий, у которых в свою очередь закупать продукцию будут большие НПЗ, тем самым поддерживая новую отрасль.

Модульные решения можно и нужно строить на удаленных территориях на Северах, устанавливая дополнительно системы глубокой очистки и подготовки, тем самым получая топливо и снижать зависимость регионов от внешних поставок, сокращая бюджетные затраты.

Важно понимать, что получить качество класса «Евро 5» без НПЗ невозможно, но в качестве топлива для котельных и промышленных генераторов пиролизные продукты вполне подойдут. И конечно, закрывается проблема с захоронением мусора на полигонах за бюджетные деньги.

Таким образом, развитие химического рециклинга — это стратегическая задача, выгодная всем сторонам процесса: НПЗ получают «зеленую премию» за продукцию на международном рынке и снижают налоговую нагрузку, частный бизнес получает импульс к развитию, нагрузка на экологию окружающей среды уменьшается, государство получает новую, доходную отрасль.

ООО «ТАРКО РУС» занимается поставками модульных установок последовательного действия различной мощности и комплектации от пилотных решений до промышленных линий. Задача компании не просто поставить оборудование, а предложить технологически и экономически обоснованное решение для конкретного региона, сырьевой базы и модель сбыта полученных продуктов.

Посмотреть в журнале