Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка технологии утилизации отходов масложировой индустрии с получением импортозамещающих полифункциональных добавок

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
карбоксилаты металлов переменной валентности, соапсток, биоразлагаемые полимеры, биодеградация, утилизация, соли жирных кислот, олеохимические вещества.

Цель проекта:
Реализуемый проект направлен на решение нескольких актуальных проблем. Объем полимерных отходов в России постоянно растет и составляет около 750 тыс. т/год, при этом 99 % произведенной пластиковой упаковки используется один раз, при этом 3-10 % используется вторично, а остальные уничтожаются путем сжигания или закапывания в землю. Объем производства растительного масла в РФ более 3 млн. тонн. На стадии рафинирования растительного масла образуется соапсток - отход, содержащий смесь жирных кислот (стеариновые, олеиновые и т.д.) и фосфолипиды. При производстве 1,0 т рафинированного растительного масла образуется 0,1 – 0,2 т сопутствующих жирных кислот. В этой связи актуальным направлением является разработка технологии производства олеохимических веществ многофункционального назначения с применением ценных компонентов соапстока. Цели реализуемого проекта: а) создание технологии производства олеохимикатов на основе сопутствующих продуктов масложировой индустрии, в частности, разработка добавок на основе карбоксилатов металлов переменной валентности для полимерных материалов с регулируемым сроком службы и целевых добавок для эластомеров; б) сокращение негативного воздействия на окружающую среду полимерных изделий краткосрочного применения при использовании полифункциональных добавок; в) создание условий импортозамещения полифункциональных добавок для оксобиоразлагаемых полимерных композитов.

Основные планируемые результаты проекта:
Основными планируемыми результатами проекта являются:
1. Вновь разработанные технологические решения стадии выделения жирных кислот из соапстока используются с целью утилизации отходов масложировой индустрии, предназначены для получения жирных кислот, применяемых при синтезе карбоксилатов металлов переменной валентности.
2 .Вновь разработанные технологические решения стадии получения карбоксилатов металлов переменной валентности используются с целью утилизации отходов масложировой индустрии, предназначены для получения карбоксилатов металлов переменной валентности, применяемых при получении добавок-концентратов многофункционального назначения для полимеров.
3. Вновь разработанные технологические решения стадии получения добавок-концентратов используются с целью утилизации отходов масложировой индустрии, предназначены для получения добавок на основе карбоксилатов металлов переменной валентности для оксобиоразложения полимеров.
4. Вновь разработанные технологические решения стадии получения целевых добавок для эластомеров используются с целью утилизации отходов масложировой индустрии, предназначены для получения целевых добавок для эластомеров, применяемых в качестве необходимых ингредиентов резиновых смесей.
5. Вновь разработанные технологические решения получения оксобиоразлагаемых полимеров, предназначены для получения оксобиоразлагаемых полимеров с применением добавок-концентратов, в целях их использования для предотвращения накопления пластиковых отходов.
6. Вновь разработанные технологические решения получения эластомера предназначены для создания эластомера с применением целевой добавки, в целях их использования при составлении рецептур резинотехнических изделий различного назначения.
7. Лабораторные образцы карбоксилатов металлов переменной валентности из жирных кислот, выполняющие функции активных веществ в составе мастербатчей.
8. Лабораторные образцы добавок-концентратов для оксобиоразложения полимеров, обеспечивающие эффективную оксобиодеструцию изделий из традиционных термопластов при потере прочности не менее 50 % через полгода после начала эксплуатации.
9. Лабораторные образцы оксобиоразлагаемых полимеров с применением добавок-концентратов должны обеспечить прогнозирование эксплуатационных характеристик изделий краткосрочного использования из оксоразлагаемых полимеров хозяйственно-бытового назначения.
10. Лабораторные образцы эластомеров с применением целевой добавки, обеспечивающие увеличение скорости вулканизации, стабильности физико-механических показателей резин, улучшать технологические свойства и прочность связи с металлокордом.


Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
В результате выполнения проекта будут разработаны
1. Лабораторные образцы добавок-концентратов для оксобиоразложения полимеров, обеспечивающие эффективную оксобиодеструцию изделий из традиционных пластиков при потере прочности не менее 50 % через полгода после начала эксплуатации и удовлетворяющие следующим требованиям: материал-основа – полиэтилен, визуальные характеристики - в зависимости от состава (темно-розовые, фиолетовые или сине-зеленые гранулы), ПТР (190/2,16 кг: г/10 мин) – 1÷5, плотность в насыпи – 1,9 г/см3, удельная масса – 800 г/л, содержание влаги – 2000 промилле .
2. Лабораторные образцы оксобиоразлагаемых полимеров с применением добавок-концентратов, обеспечивающие прогнозирование эксплуатационных характеристик изделий краткосрочного использования из оксоразлагаемых полимеров хозяйственно-бытового назначения и удовлетворяющие следующим требованиям: прочность изделия не менее 10 МПа, запах – не более 3, скорость биоразложения- не более 5 лет после начала эксплуатации изделия, выделение формальдегида в воздушной вытяжке – не более ПДК атм.возд.
3. Лабораторные образцы эластомеров с применением целевой добавки, обеспечивающие увеличение скорости вулканизации, стабильности физико-механических показателей резин, улучшение технологических свойств и прочности связи с металлокордом и удовлетворяющие следующим требованиям: вид выпускной формы – чешуйки, порошок, гранулы, состав: жирные кислоты – не более 20 %; карбоксилаты металлов – не менее 80 %, прочность при растяжении – не менее 6 МПа; относительное удлинение – не менее 50 %; твердость по Шору – не менее 50 усл.ед.; вязкость по Муни – не менее 40 усл.ед..
4.Технологические основы для организации производства многофункциональных добавок на основе карбоксилатов, полученных при обработке отходов масложировой отрасли с использованием ультразвукового воздействия.
5. Теоретическое обоснование и экспериментальное доказательство целесообразности использования смеси жирных кислот, извлекаемых из отходов масложировой отрасли без стадии разделения на индивидуальные компоненты при получении многофункциональных добавок на основе карбоксилатов, что способствует инициированию биоразложения полиолефинов и повышению качественных показателей эластомеров при их введении в состав композиций.
6. Теоретическое обоснование и экспериментальное доказательство, что получение карбоксилатов жирных кислот на стадии обработки соапстока при использовании ультразвуковой технологии позволяет увеличить выход солей жирных кислот, необходимых для получения композиций карбоксилатов переменной валентности качественно и количественно отвечающих жирнокислотному составу конкретного соапстока. Данный прием позволяет минимизировать содержание низкомолекулярных жирных кислот в карбоксилатах, негативно влияющих на качество конечного продукта.
На зарубежном и российском рынке широко используются добавки инициирующих оксобиоразложение: Symphony (d2w) - Великобритания, EPI (TDPA) - Канада, Tosaf group additives compounds and colors for the plastic industry (Tosaf) – Израиль. Отечественные предприятия, производящие оксобиоразлагаемые полимеры закупают оксобиоразлагающие добавки импортного производства.
Технологические добавки для эластомеров: Ultra-flow 440, Ultra-lube 160, Ultra-lube PE 888, Struktol A60, CE 505, Struktol WB 16. В России на данный момент не существует аналогичного производства. Преимуществом предложенной технологии по сравнению с зарубежными аналогами является использование жирных кислот , выделенных из отходов масложировой индустрии, тогда как при получении импортных добавок используются жирные кислоты, синтезируемые из продуктов нефтехимии.


Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Технология утилизации отходов масложировой индустрии с получением импортозамещающих полифункциональных добавок относится к химической и нефтехимической отрасли, найдет свое применение на предприятиях масложировой индустрии, а также на предприятиях по производству термопластов и эластомеров. В дальнейшем развитии планируется использование результатов проекта и в других отраслях экономики.
При реализации проекта предполагается массовое использование продукции. Ожидается уменьшение объемов образования термопластичных отходов, вследствии их способности к биоразложению; а также формирование экологического мировоззрения у населения, и косвенно решить проблемы экологизации городов.
При оценке влияния планируемых результатов прогнозируется их активное использование не только в России, но и зарубежом. Так как иностранные предприятия проявляют большую заинтересованность в малоотходных технологиях, особенно комплексных. А также предполагается поднятие на новый уровень системы наука-техника-производство, и, как следствие, увеличение объемов инвестиций в научной сфере.

Текущие результаты проекта:
На начальном этапе реализации проекта было проведено патентное исследование, которое позволило сделать вывод о патентной "чистоте" как технологии утилизации отходов масложировой индустрии, так и получения импортозамещающих полифункциональных добавок.
Для выбора технических решений, необходимых для разработки технологии утилизации отходов масложировой индустрии с получением импортозамещающих полифункциональных добавок, были проведены предварительные эксперименты, которые включали:
1. Исследование физико-химических свойства соапстока
2. Исследование совместимости и качественный подбор индивидуальных компонентов карбоксилата (стеарата, олеата, линолеата) металла переменной валентности с полимерами, в том числе:
Созданы технологические решения для получения композиций экструзионным способом.
3. Исследование влияния индивидуальных компонентов карбоксилата металла переменной валентности на реологические характеристики наполняемых полимеров, в целях подбора материалов и подготовки исходных данных для обеспечения экспериментальных исследований экспериментального образца.
4. Исследование влияния индивидуальных компонентов карбоксилата металла переменной валентности на технологические характеристики наполняемых полимеров, в целях подбора материалов и подготовки исходных данных для обеспечения экспериментальных исследований экспериментального образца.
Полученные научные результаты экспериментов, проведенные с индивидуальными компонентами позволили создать научные основы для разработки схемы утилизации отходов масложировой индустрии. Предварительная схема такой утилизации:
- выделение жирных кислот: омыление, раскисление, дораскисление, с извлечением ценных жирных кислот,
-двухстадийный синтез карбоксилатов металлов
-разработка рецептур добавок
и придание товарного вида (добавки - концентраты, инициирующие оксобиодеструкцию полимеров, технологические добавки для эластомеров).