Машина, превращающая пластик в топливо?

Общества потребления выбрасывают столько пластика, что его хватило бы для обеспечения энергией как минимум 10% всего моторизованного дорожного транспорта. Любопытное совпадение: примерно такую долю двигателей внутреннего сгорания экологи готовы терпеть на дорогах будущего как неизбежное «зло».

Способ объединить эти два факта предложил голландский дизайнер Гейс Шалкс. Он не только построил такой автомобиль, но и подробно, с расчётами, описал теорию простейшей машины, которая использует собственный мини-НПЗ и превращает пластиковые отходы в топливо.

От древесного газа к пластиковому мусору

В годы Второй мировой войны множество автомобилей в континентальной Европе перевели на древесный газ: ископаемое топливо было строго нормировано. Такие машины заметно уступали бензиновым собратьям в изяществе, однако запас хода у них был вполне сопоставим с современными электромобилями. Одна лишь Германия к концу войны эксплуатировала около 500 000 легковых машин, автобусов и грузовиков с газогенераторами на древесном газе. Ещё более громоздким решением был автомобиль с баллоном несжатого газа на крыше.

Сегодня дров стало намного меньше, чем в 1940-х, особенно в промышленно развитых регионах.

Что же могло бы выручить нас при перебоях с бензином или электричеством во время гипотетической третьей мировой?

Гейс Шалкс нашёл другой, поистине неисчерпаемый источник топлива — пластиковые отходы!

Массовое производство пластмасс началось лишь в 1950-х, после окончания Второй мировой. С тех пор этот материал неуклонно набирает популярность: в 2019 году мировой выпуск достиг 460 миллионов тонн — вдвое больше, чем в 2000-м, и в восемь раз больше, чем в 1976-м.

Пластик делают из ископаемого топлива, и этот процесс можно обратить вспять.

Шалкс переоборудовал списанный Volvo 240 так, чтобы тот ездил на дизельном топливе, которое он сам получает из собранных пластиковых отходов.

«Перерабатывающая установка» превращает пластик обратно в топливо. Она смонтирована на багажнике на крыше автомобиля и делает его независимым от инфраструктуры ископаемого топлива. В котле отходы нагреваются примерно до 700 °C и испаряются. Затем газ охлаждается и примерно за час конденсируется в жидкость, похожую на дизельное топливо. Гейс разливает её по пластиковым бутылкам — сами по себе они тоже сырьё для той жидкости, что в них налита. Выглядит топливо как кока-кола (одного из крупнейших производителей пластиковых отходов).

Впрочем, так бывает не всегда: всё зависит от того, какой пластик отправляют на переработку. Если загружать только PET-бутылки без крышек, на выходе получится светлое и чистое топливо. Стоит добавить крышки — сразу появляются характерный запах и цвет.

Заметим также, что PET-бутылки сегодня добавляют к древесному топливу в самодельных газогенераторных автомобилях. Но делают это в строго выверенной пропорции (не более 10%): иначе резко возрастает калорийность генераторного газа, и установка выходит из строя.

Как далеко можно уехать на пластиковых отходах?

Теоретически топливо на установке Шалкса можно вырабатывать и на ходу, но Гейс разделил эти два процесса — из соображений безопасности и из-за примитивности самой установки, в которой нет никакой автоматики.

На скорости 80 км/ч его Volvo 240 проезжает 7 километров на килограмм пластика (то есть расходует 14 кг пластика на 100 км пути). В этот расчёт уже входит и топливо, затраченное на нагрев отходов на крыше. Поскольку из 1 кг пластика получается 0,5 литра «дизеля», расход топлива составляет 7,14 литра на 100 км.

Пластик — материал весьма объёмный: чтобы получить один литр топлива, требуется несколько мусорных мешков отходов. Шалкс собирается обзавестись небольшим измельчителем, который сократит объём сырья, а пока полагается на неподготовленные отходы из мусора соседа — в основном PET и HDPE.

Как далеко мы уехали бы, переработай мы весь пластиковый мусор в топливо?

В 2017 году в Нидерландах образовалось около 1650 килотонн пластиковых отходов (1 650 000 000 кг). Этого хватило бы, чтобы проехать 11,55 млрд км (11 550 000 000 км).

Это составляет примерно одну десятую пробега всех легковых автомобилей страны в 2021 году (114,3 млрд км). Если же взять масштаб поменьше: средний голландский легковой автомобиль проезжает 12 000 км в год, а значит, на каждого водителя с пассажирами пришлось бы по 1714 кг собранного пластика.

С другой стороны, даже нынешнего количества пластиковых отходов на душу населения в Нидерландах (97 кг) хватило бы на 679 км пути — возможно, достаточно для тех, кто пользуется машиной разумно. Объём пластикового мусора растёт быстрее, чем автопарк, так что в будущем расстояния могут увеличиться.

А можно ведь и ввозить мусор из других стран — как это делают Китай и ряд скандинавских государств, правда, для иных целей переработки.

Насколько устойчива езда на пластиковых отходах?

Возможность ездить на пластике даёт определённые преимущества с точки зрения экономической устойчивости. Например, медики в зоне боевых действий смогли бы управлять машинами скорой помощи, не завися от регулярных поставок топлива.

Но как такой автомобиль проявляет себя в мирное время?

В конце концов, пластиковые отходы — огромная проблема, и машина Шалкса помогает от них избавиться. Если в мире перерабатывается менее 10% пластика, стоит ли поощрять людей переводить автомобили на дизельное топливо из пластика? Безусловно, это была бы более доступная альтернатива электромобилям, но что с выбросами углерода?

С одной стороны, углеродный след Volvo 240 Шалкса… почти нулевой! Ведь Гейс нашёл большинство компонентов, включая сам автомобиль, на свалке, а остальное купил на вторичном рынке. Между тем производство новых машин, особенно электрических, оставляет значительный углеродный след ещё до первого пройденного километра. Им к тому же требуется обширная инфраструктура для производства и распределения топлива и электроэнергии, что увеличивает выбросы. Volvo же с «топливной фабрикой» на крыше, собранный из металлолома, почти не требует дополнительных углеродных затрат!

С другой стороны, выбросы CO2 при производстве и сжигании этого топлива вряд ли заслуживают похвалы.

Во-первых, это сжигание пластика на крыше. Чтобы получить 1 литр дизельного топлива, приходится сжигать 1 кг пластика, а это 2–2,7 кг выбросов углерода.

Во-вторых, это сжигание самого дизеля во время движения: оно даёт 2,7 кг углекислого газа на литр. В сумме получается 4,7–5,4 кг CO2 на литр. Следовательно, при расходе 7,14 литра на 100 км Volvo выбрасывает от 33,6 до 38,6 кг парниковых газов на 100 км.

Для сравнения: средний автомобиль на ископаемом топливе в Европе выбрасывает 25,8 кг на 100 км, считая добычу нефти, переработку топлива и производство самой машины. Небольшой электромобиль вроде Nissan Leaf — 10,9 кг на 100 км, включая выработку электроэнергии.

Таким образом, Volvo выбрасывает в 1,5 раза больше CO2, чем средний европейский автомобиль на ископаемом топливе, и в 3–4 раза больше, чем небольшой электромобиль.

Разрыв окажется чуть меньше, если учесть выбросы от строительства нефтяной и энергетической инфраструктуры, но принципиально картину это не изменит.

У такого результата есть несколько причин.

Во-первых, получение топлива сжиганием пластика на крыше в четыре раза более углеродоёмко, чем его производство из сырой нефти на заводе.

Во-вторых, этот Volvo выпущен в 1980 году, когда о топливной экономичности задумывались нечасто.

Шалкс полагает, что «теоретически мы могли бы переоборудовать более новый автомобиль для езды на пластиковых отходах и получить гораздо меньшие выбросы углерода. Кроме того, „перерабатывающий завод“ — один из первых в своём роде, и настоящие инженеры могли бы его усовершенствовать. Нефтеперерабатывающие заводы накапливали опыт более 100 лет, а наша примитивная установка — всего лишь кустарная поделка, не имеющая опыта эксплуатации. К тому же в современных автомобилях есть электронные системы управления двигателем, которые позволяют использовать больше видов альтернативного топлива».

Экстернализация загрязнения

Выбросы углерода — не единственная проблема. Из-за химических добавок в пластике его сжигание ради топлива порождает массу неприятных загрязнений воздуха. Вряд ли кто-то в здравом уме предложит массово пересаживаться на автомобили, работающие на пластиковых отходах. И всё же поучительно разобраться в мотивах, лежащих в основе этого единодушного вывода.

Большая часть пластика, который сжигает Volvo 240, всё равно сгорает! Только не в автомобилях, а на мусоросжигательных заводах. Так поступают с 44% пластиковых отходов в Европе. Их сжигают для производства электроэнергии, которой потом можно заряжать электромобили. Чем это экологичнее сжигания пластика на крыше?

Выбросы углерода те же. Загрязнение воздуха тоже, хотя установить скруббер для дымовых газов на тысячах мусоросжигательных заводов проще, чем на миллионах автомобилей. Главное отличие в том, что сжигание пластика на заводах ради питания электромобилей позволяет многим из нас вынести побочные эффекты вождения «за скобки». Завод может находиться в бедном районе, где, несмотря на контроль за выбросами, наблюдается повышенная заболеваемость раком и другие проблемы со здоровьем. Тем временем он вырабатывает электроэнергию, которая заряжает электромобили, колесящие по зонам с низким уровнем выбросов в благополучных кварталах.

Интернализация загрязнения

Volvo Шалкса, напротив, оставляет все побочные эффекты автомобильной езды при владельце. Кататься на такой машине удовольствия мало, по крайней мере регулярно: она грязная, а в салоне пахнет пластиком, что вряд ли полезно для здоровья, — поэтому Гейс держит окна открытыми в любую погоду. Кроме того, на сбор пластика и производство топлива уходит уйма времени. Все эти неудобства заставляют его дважды подумать, прежде чем садиться за руль. Едва ли Шалкс проезжает 12 000 км в год, а значит, в итоге он производит меньше загрязнения, чем владельцы «зелёных» на вид автомобилей, не знающие подобных проблем. Каким-то образом голландские власти, которых никак не заподозришь в излишней снисходительности, после осмотра официально допустили автомобиль к движению по дорогам! Более того, разрешили парковать его на стоянках для «зелёного» транспорта.

Так что Шалкс спокойно ставит свою машину рядом с электромобилями… Выглядит это двойственно.

P.S. Ранее этот изобретатель построил мотоцикл, который ездит на несжатом болотном газе.

P.S. 2. Пользователи также высказывали мнение, что такой мини-НПЗ на крыше мог бы снизить расход топлива, если использовать тепло выхлопных газов самого автомобиля, а также часть энергии рекуперативного торможения.

А что важнее для экологии — полученную жидкость теоретически можно было бы сдавать на ближайшей заправке в обмен на «кешбэк» при следующей заправке: это «топливо» всё же требует доработки, ведь по составу оно часто представляет собой нечто среднее между бензином и соляркой.

P.S. 3. И последнее… при чём тут экология? Дело в том, что автор оригинальной статьи допустил ошибку. Если мы берём пластиковый бензин, мы не пользуемся обычным. Следовательно, как ни парадоксально, повышаем эффективность нефтяной отрасли: на тот же объём добытого ископаемого топлива сжигается меньше. Поэтому выбросы нужно оценивать в комплексе, задаваясь вопросом «что мы заменяем?», а не просто приравнивать друг к другу НПЗ, мусоросжигание и прочее.

 

Источник