Как в Петербурге перерабатывают пластик в синтетическую нефть — и может ли это стать бизнесом

В Петербурге совершенствуют технологию переработки пластика в синтетическую нефть, чтобы в будущем поставить ее на поток. Конечный продукт уже сейчас, как заявляют разработчики, сопоставим с традиционной нефтью и позволяет делать, например, более дешевые растворители. Бензин из такого топлива эквивалентен обычному «восьмидесятому». «Фонтанка» поговорила об экологическом и экономическом смысле технологии с руководителем компании, которая ее тестирует, с экспертами в области нефтехимии и переработки пластика. И попробовала разобраться: нужна ли эта технология России сейчас?

Почему к переработке полимеров в синтетическую нефть присматриваются сегодня

Различные методы переработки и утилизации отходов получили усиленную поддержку государства и стали обязательными для внедрения с началом мусорной реформы в 2019 году. В 2021-м федеральное правительство утвердило цели и направления устойчивого развития, среди которых — повышение эффективности использования ресурсов. Россия выбрала этот вектор, следуя международному соглашению, принятому на конференции ООН в 2015 году.

Понятие устойчивого развития предполагает ограничения для бизнеса и государства: согласно этой идее, максимизация прибыли не должна быть единственной целью. На системном уровне необходимо принимать меры, которые обеспечат текущие потребности человека и при этом помогут сохранить ресурсы для будущих поколений — так прописано в решениях ООН. В целом устойчивое развитие диктует также курс на ответственное потребление, снижение неравенства, ликвидацию нищеты и обеспечение качественного образования.

В Петербурге в рамках мусорной реформы в качестве основных методов обращения с пластиковыми отходами выбраны механическая переработка (во вторичные гранулы, из которых можно сделать новый товар) и производство RDF-топлива (смеси хорошо горящих видов мусора, в том числе бумаги, резины, текстиля, — они могут быть использованы в котельных). Последнее является спорным с точки зрения воздействия на человека и окружающую среду.

Как это работает

Производство синтетической нефти из пластика в Петербурге, как и во всей России, пока не поставлено на промышленный уровень. Впервые технологию разработали и успешно применили в Японии всего 14 лет назад. Со временем свои проекты по производству такой синтетической нефти появились у международных нефтегазовых компаний BP и OMW, химического концерна BASF. В российских регионах о первом успешном опыте заговорили в 2016 году. В частности, этим видом переработки пробовал заниматься предприниматель из Екатеринбурга: он рассказывал, что из одной тонны пластика можно получить 700 литров синтетической нефти.

Петербургская компания заинтересовалась производством экологичного топлива в 2017 году. Основным ее профилем были и остаются разработка и масштабирование химических технологий, а также производство установок для химических, нефтехимических и нефтегазовых компаний.

— С технологией производства нефти из пластика экспериментируют разные компании, она достаточно известна. Мы разрабатываем и совершенствуем свои методы очистки и облагораживания, которые должны сделать наш вариант продукта одним из лучших, — рассказывает директор компании ARSKA Артем Воловиков.

ООО «АРСКА ТЕК» — это, по данным системы СПАРК на 2022 год, микропредприятие с численностью сотрудников в девять человек и выручкой от продаж в 25,974 миллиона рублей, из которых чистая прибыль 9,373 миллиона рублей.

Чтобы сделать из пластика нефть, его нагревают до 500 °C в бескислородной среде. Таким образом он расщепляется до состояния жидких углеводородов. После этого субстанцию подвергают дополнительным химическим превращениям, позволяющим получить из нее бензиновый и керосиновый растворители и компоненты дизельного топлива.

Для такой переработки подходят три вида пластика: полиэтилен (прозрачные пакеты), полипропилен (плотные пакеты, упаковка с маркировкой 5) и полистирол (упаковка с маркировкой 6). Они могут быть не идеально чистыми: допустим засор до 5% в зависимости от вида загрязняющих веществ (в обычной механической переработке засора быть не должно вовсе, он может сделать непригодной всю партию пластика).

Экспериментальная установка в Калининском районе Петербурга преобразует девять килограммов рубленого пластика за один цикл, на это ей требуется семь-восемь часов. Один килограмм — литр синтетической нефти. Отходы от переработки стараются минимизировать: например, воду, которая остается после каждого цикла, фильтруют и используют снова для тех же целей, попутно из нее можно изъять техническую соль.

Разработчики измеряли октановое число у бензина, произведенного из пластика, получается «восьмидесятое» топливо, которое подходит для коммунальной и сельскохозяйственной техники, мотоциклов, грузовых авто и бензопил. На «синтетическом бензине» пробовали ездить: он ничем не хуже аналогичного традиционного бензина. Правда с точки зрения экологии и экономики это не самый оптимальный вариант использования получаемого из пластика продукта.

— Мы считаем, что производить и палить бензин в этом случае невыгодно. Мы дорабатываем продукт до более дорогих углеводородов, а именно растворителей. Они получаются прозрачными и подходят для красок. Это более высокомаржинально, — говорит Артем Воловиков.

Петербургский предприниматель считает, что у такой технологии два перспективных пути развития: синтетическую нефть можно смешивать с обычной на нефтеперерабатывающих заводах и таким образом экономить на добыче ископаемых, либо делать из нее продукт вроде растворителей, что тоже позволит экономить ресурсы. То есть для таких товаров уже не обязательно использовать ископаемые земли, для восстановления которых требуется много времени.

Основной плюс нефти из пластика, по словам петербургских разработчиков, в том, что она чище ископаемой. Жидкость не содержит такого количества серы и других примесей, поэтому ее дальнейшая переработка требует меньше затрат.

При этом для производства подходит не идеально чистый пластик, в том числе извлеченный на сортировочных линиях из обычного смешанного мусора от придомовых контейнеров, а значит технология способна помочь переработать (а не складировать или сжигать) большее количество отходов. Для синтетической нефти подходит и сырье, уже переработанное много раз: если в механическом рециклинге есть предел, то здесь нет. Вторичный пластик, который уже переработан из предмета в гранулу и обратно не раз, уже подходит только для топлива или захоронения.

Однако технология по сути только появилась (в сравнении с добычей и переработкой традиционной нефти) и может быть масштабирована только при значительных инвестициях.

Капитальные расходы (удельный CAPEX) на строительство и запуск большой промышленной установки составляют 120–140 тысяч рублей из расчета на одну тонну синтетической нефти в год.

Переработка одной тонны пластика в тонну продукта может обойтись в 12–15 тысяч рублей без учета стоимости сырья.

Разработчики говорят, что технология может быть успешно использована как часть процессов на многопрофильном мусороперерабатывающем предприятии.

Сейчас в России главный возможный путь ее масштабирования — это сотрудничество с региональными мусорными операторами и их подрядчиками, поскольку система обращения с отходами монополизирована. В других странах могут быть иные варианты. Так или иначе, петербуржцы в поисках инвесторов, которым их технология переработки будет понятна и интересна.

У них уже был опыт масштабирования технологии по переработке пластика в нефть в американском штате Мичиган. Мощность установки, сконструированной по заказу там, составляет 10 тысяч тонн в год.

Сегодня в России петербуржцы отмечают некоторую сложность с поиском альтернатив некоторым иностранным комплектующим, которые необходимы для перерабатывающей установки — в первую очередь это контрольно-измерительные приборы. Но, так или иначе, импортозамещение происходит.

«Нельзя воспринимать это как волшебную таблетку»

Ассоциация «РазДельный Сбор», которая консультирует ведомства и компании по эффективности экологических решений, тоже считает переработку пластика в нефть полезной, но не универсальной технологией.

— Нельзя воспринимать это как волшебную таблетку и уповать на то, что с помощью такой технологии мы сможем переработать всё что угодно в любых количествах. Производство требует энергии, а в сырье будут загрязняющие вещества, это понадобится минимизировать, — говорит руководитель «РазДельного Сбора» Татьяна Нагорская.

С точки зрения экологичности главная польза от производства синтетической нефти — в том, что она позволяет отчасти заменить ископаемое топливо.

А лучшая сфера применения, по мнению ассоциации, — это переработка пластика, который уже прошел несколько циклов механической переработки и больше для нее не подходит.

— После рационального и долгого использования пластиковый предмет отправляется на механическую переработку: из него делают гранулы, а потом новые изделия. Но после нескольких таких циклов материал стареет: он утрачивает свои свойства, внутри структуры становятся короче цепочки, больше разных примесей и так далее. С помощью пиролиза мы можем его вернуть в состояние нефти. Может быть, даже лучше по качеству, чем сырая нефть. Вот оптимальная последовательность, — рассказывает Нагорская.

Значительно снизить загрязнение окружающей среды получится, только если сократить производство и потребление одноразовой упаковки и тары — отмечают в ассоциации.

Нефтехимик: «Это может стать основой высокоприбыльной индустрии»

Кандидат химических наук, заместитель директора Института нефтехимического синтеза имени А. В. Топчиева РАН Константин Дементьев рассказал «Фонтанке», что производство синтетической нефти из пластиков — это рациональная и в своем потенциале высоковыгодная технология. Однако такую жидкость нельзя однозначно назвать более чистой и простой в обработке, чем традиционная нефть: в ней есть свои специфичные примеси. И начать зарабатывать на таком продукте невозможно без коллаборации с крупными нефтяными компаниями, — считает он.

«Глубокая химическая переработка может стать основой высокоприбыльной индустрии, если используемые для этого методы и процессы будут не только эффективными, но и экологически чистыми.

Существует большое количество технологий получения синтетической нефти. Проблема у них одна и та же — в результате получается продукт, который надо перерабатывать дальше.

Экономически оправданной такая переработка может быть только в случае большой единичной мощности, что практически безальтернативно предполагает интеграцию с «большими» нефтеперерабатывающими заводами. Учитывая жесткие требования к сырью, а также отлаженные до нюансов технологические процессы на крупных нефтеперерабатывающих заводах, требуется системная долгосрочная работа с переработчиками для того, чтобы убедить их в возможности использования синтетической нефти из отходов пластика.

Между тем сами полимерные отходы не являются дармовым сырьем. На мусорных полигонах отходы сортируют, очищают, промывают, обычно высоки логистические издержки. Всё это приводит к тому, что стоимость отходов, готовых к конверсии в синтетическую нефть, может достигать 15 тысяч рублей за тонну. Переработать их обойдется еще в 8–15 тысяч рублей за тонну. В результате себестоимость может достигать 30 тысяч рублей (это дороже цены сырой ископаемой нефти на бирже. — Прим. ред.).

В Европе проблема издержек, связанных с переработкой пластика, решается налоговым стимулированием: к неперерабатываемому пластику применяется так называемый plastic tax (налог на пластик. — Прим. ред.), составляющий 800 евро в ЕС и 200 фунтов в Великобритании за тонну полимера. В России для организации индустрии переработки полимерных отходов также требуются определенная политическая воля и экономические методы стимулирования.

С точки зрения экологии такая переработка полимеров безусловно рациональна, поскольку именно они составляют значительную часть твердых бытовых отходов. В основном это одноразовая упаковка, которая с трудом распадается в естественной среде. В мире уже накоплено свыше 4,5 миллиарда тонн отходов синтетических полимеров. Для сравнения: примерно такой объем нефти добывается в мире ежегодно.

Традиционные методы утилизации пластиков имеют свои недостатки. Механическая переработка во вторичные гранулы подходит не для всех, а только для термопластичных полимеров. И даже в этом случае необходимо сначала очистить и рассортировать их по видам, потому что разные полимеры перерабатывают с помощью разных температур. Переработанные полимеры из-за деструкции обладают уже не теми физико-химическими и потребительскими свойствами, что новые.

При сжигании же отходов из пластика в атмосферу попадают опасные вещества: оксиды азота и серы, летучие органические соединения и парниковые газы.

При захоронении полимерных отходов на полигонах в их недрах формируется токсичный фильтрат, из которого выделяется микропластик, вызывающий загрязнение воздуха и почвы.

Поэтому химическая переработка пластика — это достойная альтернатива традиционным методам. Таким образом можно добиться извлечения ценных углеводородов и диверсификации сырьевой базы нефтехимии. Это направление активно поддерживается правительствами разных стран.

Можно ли сказать, что синтетическая нефть из пластиков чище и поэтому проще в обработке, чем нефть ископаемая? К сожалению, это не совсем так. Прежде всего, в реальных полимерных отходах всегда присутствуют красители, пластификаторы, наполнители и так далее. При получении синтетической нефти эти компоненты разлагаются, в результате чего в нее попадают кальций, хлор, бром и другие элементы, почти не встречающиеся в традиционных нефтях. Кроме того, синтетическая нефть из пластика обычно содержит большое количество алкенов — непредельных углеводородов, которых в обычной нефти нет вообще. Таким образом, задача переработки синтетической нефти из пластика требует особого подхода, хотя и может быть в целом реализована с использованием существующих технологий нефтепереработки», — рассказывает Константин Дементьев.