Способ утилизации пластиковых медицинских отходов без образования токсичных веществ предложили исследователи ВятГУ. По словам специалистов, эффективным способом избавления от пластика может стать сжигание в электрическом поле, воздействие которого обеспечивает полноту протекания окисления кислородом воздуха углеводородной основы материала. Предлагаемая технология может стать основой для энергоэффективных новых мусоросжигающих установок. Результаты представлены на конференции Ural Environmental Science Forum “Sustainable Development of Industrial Region» (UESF-2024).

Сегодня во всем мире отходы имеют единую классификацию. Способ утилизации того или иного мусора может быть рассчитан исходя из его происхождения, агрегатного состояния и, главное, основного материала, рассказали эксперты.

Грамотный выбор способа уничтожения отходов важен по нескольким причинам. Во-первых, необходимо обеспечивать наиболее полную утилизацию мусора, во-вторых, должна быть обеспечена безопасность конечных продуктов переработки. Отказ от утилизации некоторых классов отходов может привести к серьезным экологическим последствиям, поскольку при хранении из материалов могут вымываться токсичные вещества, попадающие в почву, воздух и живые организмы.

Одним из самых сложных для уничтожения типов мусора является пластик и его содержимое. В зависимости от вида применяются разные физические, химические и термические способы воздействия на полимерную цепь и получения веществ с меньшей массой, пояснили специалисты Вятского государственного университета (ВятГУ).

По их словам, особую группу отходов составляют медицинские полимерные изделия, которые требуют внимательного отношения из-за возможного содержания биоматериала. Наиболее эффективным и безопасным способом их утилизации является сжигание, которое без дополнительных действий происходит не полностью. При обычном сжигании образуется большое количество продуктов неполного окисления: угарный газ, формальдегид, фенолы и канцерогенные диоксины. Поэтому специалисты разрабатывают способы «дожигания» полимерных изделий до углекислого газа и воды.

Ученые ВятГУ предложили сжигать медицинские полимерные изделия в электростатическом поле. Согласно экспериментальным данным, такой подход позволяет на 20–30% сократить выделение угарного газа, а также увеличить скорость горения отходов.

«В пламени присутствуют заряженные частицы, которые взаимодействуют с электрическим полем. Данное взаимодействие приводит к различным эффектам — изменение геометрии факела, температуры горения и т.д. В этой ситуации поле, направленное по потоку горючей смеси, при малых напряжениях вытягивает факел горения, что приводит к увеличению области химического взаимодействия реагентов (горючего и окислителя), в результате химические реакции протекают более эффективно», — рассказал один из авторов исследования, доцент кафедры инженерной физики ВятГУ Илья Зырянов.

Он добавил, что, когда поле направлено против потока горящей смеси, пламя прижимается к топливу, что приводит к более интенсивному образованию горючего газа из полимера. Факел пламени значительно увеличивается, обтекая образец. Это приводит к интенсификации перемешивания свежего окислителя с продуктами разложения полимерного материала, в результате также повышается полнота сгорания.

«В работе мы используем разработанную и сконструированную модель мусоросжигающей печи, позволяющую моделировать различные режимы горения и способы сжигания, используемые в реальных промышленных тепловых установках. Отличительной особенностью нашей печи является возможность создания электрического поля различной конфигурации в зоне горения», — пояснил специалист.

В дальнейшем коллективом планируется выявление общих закономерностей изменения параметров горения различных веществ при воздействии электрического поля, а также разработка методов оптимизации процесса горения в целом. От целого нетрудно перейти к частному и использовать полученные знания для улучшения работы любых энергоустановок, реализующих горение, подчеркнули ученые.