Туркменский изобретатель находит новые экономичные способы рециркуляции резиновых и пластиковых отходов

Геннадий Галифанов, патентный поверенный, Ашхабад, Туркменистан

Осознавая острую необходимость борьбы с загрязнением окружающей среды отходами резины и пластика, молодой туркменский предприниматель Эльдар Гусейнович Ризаев изучает способы переработки мусора в хозяйственно полезную продукцию.

Технический характер проблемы

Переработка отходов во вторичное сырье для производства новой продукции является привлекательным, хотя и сложным решением. Особенно обременительна утилизация резины. Отходы резины разлагаются крайне медленно — для этого может потребоваться более 100 лет. Кроме того, утилизация резины приводит к сильному загрязнению воздуха; при сжигании каждой тонны резиновых отходов образуется более 250 килограммов сажи и более 400 килограммов токсичных газов. Огромное количество легковоспламеняющихся резиновых отходов на свалках также представляет собой серьезную проблему для окружающей среды и здоровья людей и создает удобную среду обитания для грызунов и насекомых, многие из которых переносят опасные инфекционные заболевания.

Предпринимавшиеся более ста лет попытки регенерации утильных изделий из резины не увенчались успехом, в основном потому, что эти изделия изготавливаются из термореактивных полимеров, которые, как правило, не плавятся при нагревании. Поэтому превратить эти отходы в сырье для производства новых изделий на основе резины не удавалось.

Изменения в политическом ландшафте создают стимулы для переработки резиновых отходов

Ранее отработанные изделия из резины обычно сжигались. В соответствии с директивой ЕС 1999/31/EC о свалках в 2003 г. Европейский союз запретил сжигание отработанной резины и захоронение шин на свалках. Три года спустя, в 2006 г., была запрещена также утилизация отходов резины (включая измельченные шины) на свалках. Такие организации, как Европейская ассоциация производителей шин и резины (ERTMA), работали с политиками над созданием благоприятной регуляторной среды для потребителей, водителей и европейской шинной промышленности.

Эти изменения в европейском законодательстве побудили многие страны построить заводы по переработке резиновых отходов в резиновую крошку (из отслуживших свой срок шин) с использованием технологии, которая не меняет химическую структуру материала. Затем резиновую крошку смешивают с полимерными связующими (отвердителями, полиуретановым клеем, гетерофазным химическим полимером), что позволяет производить различные строительные материалы и дорожные покрытия. Однако использование этих связующих обходится дорого и значительно увеличивает стоимость переработки таких отходов в продукцию для последующего использования. Поэтому темпы переработки отработанных изделий из резины намного ниже темпов накопления резиновых отходов. Согласно последним данным, в мире ежегодно образуется около 1 млрд отработанных шин (примерно 17 млн тонн), при этом 75 процентов шин, отслуживших свой срок, отправляются на свалку.

За последние 25 лет были введены различные стимулы для поощрения переработки отработанной резины, что дало положительные результаты. Например, в 2018 г. такие страны, как Норвегия, Сербия, Турция, Швейцария и государства — члены Европейского союза, собрали и переработали более 90 процентов отработанных шин; это примерно на 4 процента больше, чем в 2017 г.

Смешивание резиновых и пластиковых отходов: новая идея по сокращению затрат

В связи с ожидаемым глобальным ростом производства шин (по прогнозам компании Garner Insights, оно увеличится с 2,1 млрд шт. в 2020 г. до 9 млрд шт. в 2029 г.) рынок переработки шин открывает возможности для ведения и роста бизнеса.

Осознав эти возможности, а также необходимость снижения стоимости переработки резины и высоких затрат на полимерные связующие, Эльдар Ризаев начал поиск новых способов переработки резиновых и пластиковых отходов и их переработки в полезную продукцию. Пластиковые отходы, в отличие от резиновых, состоят из термопластичных полимеров, которые расплавляются при повторном нагревании и допускают относительно легкую переработку для создания различных полезных изделий.

Молодой туркменский предприниматель Эльдар Ризаев изучает способы борьбы с загрязнением окружающей среды путем переработки пластиковых и резиновых отходов в различные полезные продукты.

Г‑н Ризаев начал исследовать возможность сочетания термореактивных полимеров (характерных для резиновых отходов, которые не плавятся при нагревании) с термопластичными полимерами (характерными для пластиковых отходов, которые плавятся при нагревании) для формования различных новых продуктов из полученной расплавленной смеси. Свой замысел он начал тестировать на полиэтилентерефталате (ПЭТ) из пластиковых бутылок и других емкостей, используемых каждый день. Решение далось легко, поскольку исследования показали, что более 80 процентов всех твердых бытовых отходов из резины и пластика не перерабатываются и представляют собой потенциально ценное сырье для производства различных полезных продуктов.

Результаты эксперимента превзошли все ожидания. При смешивании с резиновой крошкой и нагревании в экструдере до 220–240°C измельченный ПЭТ вступил в химическую реакцию с образованием полимерно-резиновой смеси, которую можно было использовать для изготовления износостойких и прочных напольных материалов с противоскользящими свойствами, включая плитку, тонкие пластины, половики, напольные покрытия и маты для спортивных залов и детских площадок.

В отличие от стандартной технологии объединения резиновой крошки с полимерными связующими, в технологии г-на Ризаева расплавленная резиновая крошка комбинируется с расплавленным ПЭТ для создания новой смеси с дополнительными ценными свойствами.

Чтобы оптимизировать процесс сополимеризации, изобретатель подстраивает технологию под конкретные свойства каждого вида отходов, используемого для создания расплавленной смеси; затем смесь через трехсекционный экструдер подается в несколько пресс-форм разной конфигурации.

Решение г-на Ризаева отличается тем, что позволяет получить расплавленную смесь с новыми, неочевидными и ранее неизвестными свойствами. Благодаря этому прорыву процесс переработки резиновых и пластиковых отходов в полезные бытовые и строительные изделия стал более экономичным и эффективным.

Воодушевившись этими достижениями, г-н Ризаев продолжает исследовать новые способы переработки отходов резины с использованием других распространенных видов пластика, включая полиэтилен, полистирол и полипропилен. В связи с этой работой он уже провел ряд технических исследований. Согласно докладу Программы ООН по окружающей среде за 2018 г., ежегодно в мире образуется около 300 млн тонн пластиковых отходов, причем их большая часть оказывается на свалках. Своей работой г‑н Ризаев помогает решить главную глобальную проблему переработки отходов. Ему удалось решить важнейшую двойную задачу по переработке резино-пластиковых отходов — область, где терпели неудачу многие поколения исследователей и ученых. Его инновационное решение является важным шагом на пути к решению глобальной проблемы промышленных и бытовых отходов.

Патенты, связанные с этим изобретением

Результатом работы г-на Ризаева стало получение патентов от Государственной службы по интеллектуальной собственности Министерства финансов и экономики Туркменистана (патенты №№ 608 и 628) и Евразийского патентного ведомства (евразийские патенты №№ 028388 и 033283). В настоящее время он полностью интегрировал эти запатентованные процессы в свою деятельность и производит переработанную резину и пластиковые изделия в больших объемах.

Несмотря на пандемию коронавируса, г‑н Ризаев и его 14 сотрудников смогли произвести и продать продукции на сумму более 10 млн манатов (около 28,6 млн долларов США). Изобретатель продолжает свою научную и экспериментальную работу, реагируя на активный спрос на производимые им из отходов материалы со стороны строительных компаний, спортивных и других организаций.

Г-н Ризаев продолжает вкладывать время и энергию в разработку новых интересных возможностей по переработке имеющихся в мире отходов.

Стремясь лицензировать свою технологию, г-н Ризаев уже ведет предварительные переговоры с различными компаниями в Российской Федерации. Из-за ограниченности финансовых ресурсов он смог запатентовать эти технологии лишь в небольшом числе стран, однако по мере улучшения своего финансового положения он надеется, что сможет наладить более обширную охрану.

Г-н Ризаев продолжает вкладывать время и энергию в разработку новых интересных возможностей по переработке имеющихся в мире отходов. В настоящее время разрабатывается ряд новых технологий, позволяющих сочетать различные виды отходов с новыми материалами, такими как барханные пески из туркменской пустыни Каракум, для снижения затрат и производства более прочных и устойчивых к внешнему воздействию продуктов, включая железнодорожные шпалы, отбойные стенки для морских и речных причалов, электроизоляционные материалы, дорожные материалы, напольные покрытия на вспененной основе и спортивные маты повышенной прочности.