«Микроволновка» избавит от мусора
Специалисты кафедры радиотехнической электроники Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» при поддержке компании «Технологические системы и комплексы» («ТСК») разработали микроволновые пароперегреватели, с помощью которых можно перерабатывать печатные платы и другой электронный лом, шпалы, полимерно-алюминиевую упаковку из-под молока и сока. На выходе получают сырье, которое можно использовать вторично.
Как пояснил «Вечёрке» заведующий кафедрой доцент Алексей Иванов, разработкой промышленных технических устройств, реализующих микроволновые технологии, на кафедре занимаются давно, еще с конца 80-х годов минувшего века. Одна из систем, нашедших широкое применение, называлась «Муссон» и поставлялась на предприятия по всему СССР. Микроволновая вакуумная установка предназначалась для сушки растительного сырья при низких (менее 40 градусов) температурах. В 90-е годы одним из направлений стало создание «микроволновок» для химического синтеза (при воздействии микроволнового излучения процессы синтеза идут в сотни раз быстрее).
Нынешние разработки, среди которых микроволновый пароперегреватель, позволяют создать технологию пиролиза (термического разложения соединений при отсутствии кислорода) опасных органических отходов в среде высокотемпературного водяного пара.
– За счет микроволнового излучения мы получаем пар высочайшей температуры – до 1200 градусов. Он невидим для глаза. Если в струю пара поместить бумагу, спичку, они не загорятся, то есть не будет пламени и дыма, но при этом обуглятся. На этом и основан наш метод. Важно: микроволновый пароперегреватель создает высокотемпературную бескислородную среду – в реакторе не будет реакции окисления. То есть при пиролизе не могут образовываться диоксины – крайне опасные соединения, губительные для всего живого. Именно выделение диоксинов является главной проблемой при сжигании мусора. В нашей установке они не образуются: это очень перспективная технология для переработки органических отходов, – пояснил Алексей Иванов.
В компании «ТСК» проведены лабораторные испытания, подтвердившие: в среде перегретого водяного пара можно эффективно перерабатывать электронный лом, проволоку и прочие отходы, содержащие металл. Например, если взять моток электрического кабеля и обработать в открытом пиролизном реакторе, то получим обугленный кабель, от которого при встряхивании полностью отвалится обугленная оболочка и останется лишь металлическая сердцевина. Ее можно использовать вторично. Аналогично с печатными платами и прочим электронным ломом. Расчетная производительность установки – от 20 кг сырья в час.
На испытаниях также брали различные виды упаковки из-под молока или сока. Как уточнил Алексей Иванов, упаковка многослойная, содержит бумагу, полиэтилен и алюминиевую фольгу. При переработке с помощью новой установки легко извлечь алюминий. Все остальное превратится в безопасный углерод.
Микроволновый пароперегреватель можно эффективно использовать для утилизации отработанных деревянных шпал.
– Да, для европейской части страны проблема не столь актуальная: у нас повсеместно перешли на шпалы из бетона. А вот на территориях за Уралом шпалы – деревянные, и их по инструкции положено периодически менять. Подсчитано, что за год меняют около 500 тысяч шпал. Они относятся к отходам 3-го класса опасности, поскольку содержат достаточно токсичный антисептик – креозот, – поясняет Алексей Иванов.
Ученые ЛЭТИ предлагают свой вариант решения проблемы: микроволновое излучение воздействует на отработанные шпалы, и за счет бародиффузии из них паром выдавливается вода вместе с вредными химическими соединениями. В результате шпалы обезвреживаются. К тому же благодаря обработке перегретым паром на шпалах создается пленка углерода, который защищает дерево от вредных воздействий.
– Если шпалы были еще в более или менее нормальном состоянии, после такой обработки их можно использовать в качестве строительного материала. Дерево совсем «древних» шпал может пойти на изготовление топливных элементов – пеллет. То есть в любом случае мы обеспечиваем рециркуляцию отходов, – подчеркивает заведующий кафедрой. – Конечно, мы не единственные, кто разрабатывает различные варианты переработки, но, насколько нам известно, мы единственные, кто предлагает использовать именно микроволновый пароперегреватель.
Ученые обещают, что установка для переработки шпал будет достаточно компактная и мобильная – до шести метров в длину при производительности пять шпал в час.
Успешно пройдены лабораторные испытания – на кусках шпал, небольшом количестве упаковок и электронного лома. Теперь нужно отрабатывать методику на опытных установках.
– Все упирается в финансирование. Как только сможем изготовить и испытать опытные установки – будет проще. У нас есть предварительная договоренность с одним из крупнейших электротехнических предприятий Санкт-Петербурга: там готовы начать серийное производство установок. Есть потенциальные покупатели, – объясняет Иванов.
К разработкам генераторов привлекается молодежь – студенты, аспиранты.
– Ребятам безумно интересно: это работа с настоящим «железом», а не только моделирование на компьютере. Собственно говоря, именно задача заинтересовать молодежь у нас и была в приоритете при обсуждении замысла проекта, – резюмирует завкафедрой.
