1. Цикл углеводородов: к искусственным нефти и газу

В энергетике и химической промышленности используется большое количество углеводородных соединений, используемых в качестве топлива, а также сырья для органического синтеза и производства пластических масс. По мере развития промышленности потребление углеводородных соединений будет только возрастать, что требует увеличения главного источника их получения — нефти и природного газа.

Казалось бы, рано или поздно экономическое развитие упрется в истощение запасов нефти в качестве главного сырья для получения различных углеводородных соединений. Оценок времени исчерпания запасов нефти выдвинуто много, и они колеблются в крайне широких пределах: от ближайших десятилетий до 140 лет.

Однако в 1990-е годы была разработана технология термической деполимеризации, которая позволяет разлагать сложные углеводородные соединения на простые, с получением смеси простых углеводородных соединений, аналогичной природной нефти — искусственной нефти.

Первоначально технология была рассчитана на получение искусственной нефти, но дальнейшее ее развитие российскими химиками показало, что на ее основе может быть разработана технология специализированной переработки углеводородных соединений. Ученые Российского химико-технологического университета им. Д. И. Менделеева разработали технологию переработки ряда полимеров (полиэтилен, полипропилен, полистирол и полиэтилентерефталат) в бензин, позволяющий получать около 1 литра бензина из 1 кг полимерных отходов. ЗАО «Камея» разработала метод пиролизной переработки шин, позволяющей получать из тонны шин до 600 литров пиролизного масла, до 320 кг сажи, 55 кг металла и до 10 куб. м пиролизного газа. Видимо, это не единственный подобный способ переработки.

Основное значение производства искусственной нефти заключается сразу в нескольких моментах.

Во-первых, резко расширяется круг сырья для подобной переработки. Для нее годятся любые материалы, содержащие углеводородные соединения. В частности, это позволяет перерабатывать в высококачественное топливо малоценные виды энергоносителей: бурый уголь, сланцы, дрова, торф, а также использовать нетопливные виды сырья: органические отходы сельскохозяйственного производства, биологические отходы, сточные воды, отстой канализационных вод и так далее.

Во-вторых, переработке могут быть подвергнуты отходы, содержащие углеводородные соединения: резина, пластмассы, полимеры, мазут, битум, асфальт, которые сейчас откладываются в виде бытовых и промышленных отходов. Переработка отходов в искусственную нефть позволяет создать замкнутый цикл обращения углеводородов по схеме: нефть — органический синтез — полимеры — отходы — искусственная нефть. Это позволяет резко, в разы сократить использование природной нефти в качестве сырья для органического синтеза. Это означает переход в использовании углеводородных соединений от топливного цикла переработки нефти к нефтехимическому циклу.

В-третьих, особенности технологии получения искусственной нефти позволяют использовать получаемый горючий газ для энергетических нужд самой установки термической деполимеризации.

В настоящее время эта технология существует только в немногочисленных опытно-промышленных образцах и конструкторских разработках. Производства, основанные на этих технологиях, работающие на проектной мощности отсутствуют. Вместе с тем, в Росси накапливается большое количество отходов, пригодных для переработки. Например, по оценочным данным, ежегодно образуется около 1,1 млн. тонн изношенных шин и 0,7 млн. тонн полимерных отходов, 14,4 млн. тонн древесных отходов. При этом во вторичный оборот пускается 3-4% резинотехнических изделий и 4,2% полимеров. Сжигание шин представляет собой очень опасный процесс (1 тонн шин при сжигании выделяет около 270 кг сажи и около 450 кг токсичных газов), потому он не может быть широко применен. Основная масса этих отходов скапливается на полигонах захоронения.

Широкое внедрение технологии искусственной нефти в промышленных масштабах, покрывающих значительную часть потребностей российской экономики в топливе и сырье для органического синтеза, вызовет следующие последствия. Сырьевая база для производства топлива будет практически неисчерпаемой, поскольку будет соответствовать всему наличному объему угля, торфа, древесины, накопленных бытовых отходов, а также массе органического вещества, находящегося на территории РФ. Затем, эта технология позволит отказаться от добычи и переработки нефти для топливных нужд, и добывать нефть только и исключительно в качестве ценного сырья для органической химии.

Определить необходимый объем инвестиций весьма нелегко и говорить можно только об ориентировочных оценках. Для переработки ежегодно накапливающихся резинотехнических, полимерных и древесных отходов потребуются инвестиции в размере около 1 млрд. долларов. При условии создания промышленности мощностью годового объема образования отходов плюс 20% для переработки накопленных отходов — около 1,2 млрд. долларов.

Внедрение подобной технологии вызовет сокращение использования природной нефти в органическом синтезе, и может вызвать сокращение занятости в нефтедобыче. Зато это создаст дополнительные рабочие места, в том числе для квалифицированного инженерного персонала, в крупных городах и промышленных центрах. Также потребуется временная занятость в ликвидации свалок и полигонов с захоронениями отходов этого типа.