ИСТИНА

Хлорсодержащие органические соединения широко использовали и продолжают применять в промышленности как целевые продукты и интермедиаты, например, в качестве растворителей, электротехнических жидкостей, мономеров для производства полимерных материалов и т.д. Поливинилхлорид (ПВХ) представляет собой один из наиболее распространенных полимеров, поэтому количество отходов, содержащих ПВХ, постоянно растет. В его составе более половины массы составляет хлор, при нагревании выше 150 °С или под действием солнечного света и тепла начинается деструкция полимера с выделением хлористого водорода и окиси углерода, опасных для человека. Накопленные к настоящему времени запасы смесей высококипящих хлорорганических соединений, включающих полихлорированные бифенилы и бензолы, а также растущие объемы вышедших из эксплуатации пластмасс (пластиковые окна), нуждаются в экологически безопасной утилизации. Хлорированные углеводороды являются основным загрязнителем грунтовых вод. Необходима также утилизация избыточно производимых хлорсодержащих побочных продуктов. Острота проблемы связана с тем, что все хлорсодержащие органические соединения являются ксенобиотиками. Неквалифицированное сжигание хлорсодержащих отходов неизбежно приводит к образованию диоксиноподобных соединений, которые являются сильнейшими токсикантами и относятся к группе наиболее опасных экологических ядов (так называемая «грязная дюжина»). Кроме того, глубокая деструкция хлорорганических соединений не позволяет осуществлять рецикл структурных элементов этих молекул и энергозатратна в связи с их негорючестью. Хлорорганические отходы делятся на два класса – полихлорированные органические соединения, которые можно эффективно перерабатывать с помощью восстановительного дехлорирования с выделением углеводородной части и ее рециклом; и хлорированные полимеры, которые можно подвергать механической и химической обработке. В настоящем проекте на основе имеющегося у исполнителей научного задела и детального анализа литературных данных о разработанных к настоящему моменту способах утилизации полихлорированных органических соединений и хлорсодержащих полимеров предполагается наметить оптимальные пути переработки, утилизации и разложения отходов указанных двух классов. Разрабатываемые методы будут удовлетворять следующим условиям (согласно принципам «зеленой» химии): - получение востребованного сырья для промышленности при переработке отходов; - предотвращение образования из отходов более опасных загрязнителей, например, диоксиновых соединений; - модификация состава и способов синтеза хлорсодержащих органических соединений с тем, чтобы повысить безопасность их утилизации. В качестве первоочередных направлений переработки планируется: - разработать научные основы каталитического гидродехлорирования полихлорированных органических соединений и новые катализаторы для этих процессов, а также исследовать возможности вовлечения в процесс каталитического гидродехлорирования полимерных отходов путем их набухания/растворения и механохимической активации; - разработать процессы дегидрохлорирования карбоцепных хлорполимеров с целью синтеза реакционноспособных полимеров с системой сопряжения, приводящих к получению углеродных и полимерных адсорбентов, перспективных для решения задач охраны окружающей среды. - изучить возможности вовлечения углеводородных растворителей, полученных в результате гидродехлорирования, в качестве растворителей в процесс утилизации новых партий отходов; - изучить возможности включения пористых углеродных материалов, полученных при переработке карбоцепных хлорполимеров, в состав каталитических систем, подходящих для эффективной переработки хлорсодержащих отходов; - изучить возможности предварительной модификации хлорсодержащих пластиков с помощью включения добавок, способствующих повышению безопасности их сжигания после использования. Научная новизна результатов планируемых исследований будет обеспечена использованием новых каталитических систем и методов химической модификации хлорорганических соединений, как низкомолекулярных, так и высокомолекулярных. Результаты выполнения проекта позволят в дальнейшем организовать переработку, рецикл и утилизацию хлорорганических отходов в России на принципах «зеленой» химии и существенным образом улучшить экологическую ситуацию во всех регионах страны. Методы, научные основы которых предполагается разработать в рамках проекта, будут энергосберегающими, позволят получать ценные продукты из отходов, предотвращать выделение опасных веществ при естественном разложении и сжигании хлорсодержащих отходов, а также использовать потоки получаемых веществ при переработке отходов в качестве носителей для катализаторов, адсорбентов и растворителей.

На основе анализа литературных данных и данных, приведенных в сети Интернет, проведена инвентаризация существующих на данный момент запасов полихлорированных отходов в России, масштабов производства хлорированных органических продуктов в России и в мире, включая хлорированные алифатические соединения (моно и полихлорметаны, моно и полихлорэтаны), непредельные соединения (полихлорэтилены), хлорированные ароматические производные (моно- и полихлорированные бензолы, полихлорированные бифенилы) и другие хлорсодержащие опасные загрязнители, такие, как инсектициды, пестициды и пр. Также оценен текущий и планируемый на ближайшие годы объем выпуска хлорированных полимеров, в первую очередь поливинилхлорида. На основе проведенной работы составлен обзор результатов анализа запасов и прогнозируемых выбросов хлорорганических отходов в России и в мире (с учетом импорта и экспорта хлорсодержащих соединений), включающий также описание предложенных способов утилизации и рецикла хлорсодержащих отходов в зависимости от их типа (хлорсодержащие загрязнители, содержащиеся в воде в небольших концентрациях; стойкие органические загрязнители: отходы снятых с производства электротехнических жидкостей, а также инсектофунгицидов и пестицидов; а также хлорсодержащие полимерные отходы и их смеси). Отмечено, что особую сложность при переработке представляют смеси полимеров, содержащие хлорированные полимеры. Подчеркивается отсутствие технологий рецикла полимерных отходов и их применения в России. Аналитический обзор приведен в приложении 1, планируется его публикация. Проведен обзор отечественной и зарубежной литературы, посвященной разработке способов утилизации и квалифицированной переработки хлорированных отходов с использованием каталитического восстановительного дехлорирования, представленный в виде отчета в приложении 2. Анализ литературных данных показал, что окислительные способы утилизации не могут обеспечить полного отсутствия в продуктах переработки полихлорированных производных диоксинов, и требуют использования дорогостоящих топлив, поскольку хлорсодержащие соединения с трудом поддаются сжиганию. Восстановительные методы, развитие которых в мире идет нарастающими темпами, судя по объему литературных данных, не только исключают образование диоксиновых соединений, но и позволяют извлечь ценные углеводородные составляющие полихлорированных отходов для дальнейшего использования. В отчете об имеющихся и предлагаемых для будущих исследований (новых) каталитических системах для каталитического восстановительного дехлорирования отмечено, что хорошими перспективами обладают каталитические системы, содержащие развитую систему мезопор, созданную носителем, поскольку в мезопоры обеспечивают транспорт объемных полихлорированных субстратов к активным центрам и отвод продуктов. Подходящими носителями могут служить углерод различных типов, а также основные оксиды металлов, например, диоксид циркония. Также перспективной тенденцией является использование биметаллических систем, поскольку синергизм действия двух металлов (например, палладия в сочетании с другим, благородным или неблагородным, металлом 8 группы Периодической системы).