"Амбиент"

2025 жылдың соңында Bridgestone және Жапонияның Ұлттық Жетілдірілген Өнеркәсіптік Ғылым және Технология Институты (AIST) вулканизацияланған резеңкені қайта өңдеудегі негізгі салалық мәселені сәтті шешіп, бірлесіп әзірлеген қалыпты температурадағы химиялық қайта өңдеу процесінде үлкен жетістікке қол жеткізгенін жариялады.

Бұл технология қалыпты температура жағдайында вулканизацияланған резеңкені тиімді түрде ыдыратып, изопрен, көміртек қарасы және бензол, толуол, ксилол (BTX) сияқты жоғары құнды химиялық шикізаттарды өндіреді, бұл жаһандық резеңке айналым экономикасына жаңа серпін береді. Бұл жетістік тек саланың ұзақ уақыт бойы шешілмеген техникалық мәселесін шешіп қана қоймай, сонымен қатар "қос көміртек" мақсаты аясында ресурстарды тиімді пайдалану жаһандық үрдісіне дәл сәйкес келеді және көптеген елдердің қалдықтарды қайта өңдеу жүйелерін құру жөніндегі саясаттық нұсқауларына сай келеді.

Вулканизацияланған резеңкені қайта өңдеу ұзақ уақыт бойы салалық мәселе болып саналды, оның негізгі себебі - күкіртпен тұрақты байланысқан құрылымы. Табиғи резеңкеден алынған полиизопрен және басқа материалдар катализдік метатез реакциялары арқылы ыдырауы мүмкін болса да, қалдық шиналардан алынған вулканизацияланған полиизопрендегі күкірт мөлшері бұл реакцияларды тежейді, сондықтан дәстүрлі қайта өңдеу технологиялары тиімсіз болып табылады.

Бұрынғы негізгі физикалық қайта өңдеу әдістері қалдық резеңкені тек төмен құнды резеңке ұнтағына өңдей алатын, оның қосылған құны өте төмен болатын. Пиролиз сияқты химиялық қайта өңдеу технологиялары 450-800℃ жоғары температуралық жағдайларды талап етеді, бұл тек энергияны көп қажет етіп қана қоймай, сонымен қатар полициклді ароматты көмірсутектер мен күкірт оксидтері сияқты зиянды қосалқы өнімдерді шығарады.

Соңғы салалық деректерге сәйкес, жаһандық жылдық қалдық резеңке өндірісі 15 миллион тоннадан асып түсті, оның 70%-дан астамы шиналарға тиесілі, бірақ жалпы қайта өңдеу деңгейі 60%-дан төмен. Қалдық резеңкенің үлкен көлемі полигондарға көміледі немесе өртеледі, бұл ресурстарды ысырап етеді және қоршаған ортаны ластайды, айналым экономикасының дамуына елеулі кедергі болып табылады.

Bridgestone-ның "нақты катализ + жұмсақ реакция" негізгі инновациясына негізделген екі сатылы химиялық қайта өңдеу процесі дәстүрлі технологиялық тәсілдерді толығымен өзгертеді. Бірінші сатыда, катализатор мен еріткіштің қолайлы комбинациясын таңдау арқылы, метатез реакциялары көмегімен көміртек-көміртек қос байланыстары қайта құрылып, вулканизацияланған полиизопреннің молекулалық тізбегі қайта құрылып және қысқартылады.

Зерттеу тобы молекулааралық және молекулаішілік метатездің синергетикалық әсерлерін шебер пайдаланып, полиизопренді төмен молекулалық салмақты реагенттермен реакцияға түсіру арқылы ыдырауды жүргізіп, молекулаішілік реакциялар арқылы молекулалық тізбекті қысқартып, циклдік полиизопренді өндіруді қамтамасыз етті, бұл процесті бөлме температурасында бірнеше сағат ішінде аяқтады.

Ең маңыздысы, зерттеушілер алғаш рет реакция өнімдеріндегі циклдік изопрен тетрамерінің үш өлшемді молекулалық құрылымын бір кристалды рентгендік құрылымдық талдау арқылы анықтап, процесті оңтайландыру үшін молекулалық деңгейдегі нақты теориялық қолдауды қамтамасыз етті. Екінші сатыда сұйық полимерді нақты пиролиздеу арқылы изопрен сияқты негізгі шикізаттарды тиімді түрде алу жүзеге асырылады, бұл ресурстарды қайта өңдеудің толық жабық циклін құрайды.

Бұл технологияның экономикалық және экологиялық маңызы зор. Экономикалық тұрғыдан алғанда, синтетикалық резеңке үшін негізгі мономер болып табылатын изопрен жоғары сапалы шиналарды өндіруде кеңінен қолданылады. 2024 жылы жаһандық изопрен резеңке латекс нарығы 273 миллион долларға жетті және 2024-2029 жылдар аралығында жылдық орташа өсу қарқыны 4,49% болады деп болжануда, нарық сұранысы тұрақты түрде артып келеді. Қайта өңделген көміртек қарасы экологиялық таза көміртек қарасына өңделгеннен кейін, бастапқы көміртек қарасымен салыстырылатын өнімділікке ие болып, шина өндірісінде тікелей қайта пайдаланылуы мүмкін.

Экологиялық тұрғыдан алғанда, қалыпты температуралық процесс дәстүрлі пиролизбен салыстырғанда энергия тұтынуды 30%-дан астамға азайтады, энергия тұтынуды айтарлықтай төмендетеді. Қалдық материалдарды қайта өңдеудің көміртекті азайту әсері беделді түрде расталды, ал ресурстарды осындай қайта өңдеу көміртек шығарындыларының қарқындылығын айтарлықтай төмендете алады.

Саясат тұрғысынан алғанда, бұл технология Қытайдың "Қалдық материалдарды қайта өңдеу жүйесін құруды жеделдету жөніндегі нұсқаулық пікірлеріне" және ЕО-ның айналым экономикасы бойынша тиісті саясаттарына сәйкес келеді және көптеген елдерден саясаттық қолдау алуы мүмкін.

Қазіргі уақытта Bridgestone процесті кеңейту бойынша зерттеулер жүргізіп, технологияны бутадиен резеңкесі және басқа санаттарға тарату және циклдік изопрен тетрамерлері үшін жаңа қолдану сценарийлерін зерттеуді жоспарлап отыр.

Сонымен қатар, компания қалдық шиналарды нақты пиролиздеу бойынша демонстрациялық пилоттық зауыт салуды жоспарлап, ауқымды қолдану үшін тәжірибе жинақтауды көздейді. Салалық сарапшылардың айтуынша, егер бұл технология толық коммерцияландырылса, ол резеңке өнеркәсібін "ресурс-өнім-қалдық" сызықтық моделінен айналым моделіне ауыстырып, бастапқы ресурстарға тәуелділікті азайтады, жаһандық резеңкені қайта өңдеу саласындағы технологиялық жаңартуларды ынталандырады және байланысты салалардың көміртек бейтараптығы мақсаттарына қол жеткізуіне маңызды қолдау көрсетеді.