//С.Батбилэг: Хуванцар материалын пиролиз нь эдийн засгийн ач холбогдолтой

С.Батбилэг: Хуванцар материалын пиролиз нь эдийн засгийн ач холбогдолтой

Сүүлийн жилүүдэд хаягдал хуванцар материалыг газарт булшлах, шатаахаас илүүтэйгээр дахин боловсруулж, ашиглахад чиглэгдэж байгаатай холбогдуулан хуванцар хог хаягдлын боловсруулалтын технологиуд, түүнчлэн дотооддоо хийгдсэн судалгааны үр дүнгийн талаар ШУА-ийн Хими, химийн технологийн хүрээлэнгийн Нүүрсний хими-технологийн лабораторийн эрдэм шинжилгээний ажилтан, доктор (Ph.D) С.Батбилэгтэй ярилцлаа.

-Хуванцар материал гэж ер нь юу байдаг, хүн төрөлхтөн анх хэзээ энэ материалыг гаргаж авч байсан юм бол. Энэ тухай  яриагаа эхлүүлье?

-Түүх сөхвөл анхны хуванцарыг 1860 онд зохион бүтээсэн бөгөөд Грекийн plastikos гэдэг үгнээс гаралтай, органик полимер материал. Хуванцар материалын түүхий эдэд нүүрс, газрын тос, байгалийн хий орох бөгөөд хуванцар нь маш өндөр илчлэгтэй бүтээгдэхүүн юм. Хуванцар материалыг түүний уян, хатуу шинж чанар, химийн найрлага, урвалд тэсвэртэй байдал зэргээс хамааруулан хэд хэд ангилдаг. 

-Хуванцарын төрөл болоод түүний хэрэглээний талаар дэлгэрэнгүй мэдээллийг хуваалцаач. Ашиглагддаггүй салбар гэж байна уу?

-Хуванцар материалыг ерөнхийд нь 2 ангилдаг. Эхнийх нь термопластик 80% буюу үүнд бидний сайн мэдэх поливинилхлорид (PVC), HDPE полиэтилен, LDPE  полиэтилен,  полипропилен (РР), полиэтилен терефталат (РЕТ), полистирол (РС) ордог бол дараагийнх нь термосет 20% буюу эпокси давирхай, полиуренатууд юм. Термопластик нь  бүх хуванцар бүтээгдэхүүний 85 орчим хувийг бүрдүүлдэг. Эдгээрийг бүх салбарт тухайлбал сав баглаа боодол үйлдвэрлэх, барилга байгууламж барих, нэхмэл эдлэл, өргөн хэрэглээний бүтээгдэхүүнүүд, тээвэр, цахилгаан бараа, машин механизмын үйлдвэрлэл зэрэгт ашиглаж байна. Харин LDPE полиэтилен нь нүүрсустөрөгчийн өндөр агууламжтай тул түүнийг түлш (бензин) үйлдвэрлэхээс гадна уламжлалт газрын тосны түүхий эд болгон ашиглах сонирхол ихээхэн нэмэгдэж байгаа л даа.

-Хуванцар материалын ашиглалт ихсэхийн хэрээр түүнээс гарах хог хаягдлын асуудал ихээхэн хөндөгдөж байна. Энэхүү хог хаягдлыг дахин боловсруулж ашиглах ямар боломжууд байдаг бол?

-Хүн амын эрчимтэй өсөлтөөс шалтгаалж хуванцар бүтээгдэхүүний эрэлт сүүлийн 40 жилд дэлхий даяар ихээхэн ихэссээр байна. Үүний хэрээр ахуйн хуванцар хог хаягдал ялангуяа полиэтилен болон полипропилен дээр суурилсан хог хаягдлын хэмжээ үлэмж ихэсч байгаа юм. Тухайлбал сүүлийн 50 жилийн хугацаанд дэлхий даяар 8 тэрбум тонн хуванцар хог хаягдал хуримтлагдсаны дийлэнх буюу 80 хувь орчмыг хогийн цэгт, 3 хувийг далай тэнгист хаядаг гэсэн статистик тоон мэдээ бий. Судалгаагаар 2050 он гэхэд далай тэнгис загаснаасаа илүү хуванцартай болох төлөвтэй гэсэн мэдээ ч гарсан байдаг. Тиймээс түүнийг дахин боловсруулж ашиглах зайлшгүй шаардлага тулгарч байгаа. Европын зарим улсад хаягдал хуванцарыг полимер материалын үйлдвэрлэлд дахин ашиглаж байгаа бол дүүргэгч, нөхөн сэргээх материал эсвэл эрчим хүч үйлдвэрлэх зорилгоор ч ашиглаж болно. Хог хаягдлаас гаргаж буй эрчим хүч нь Европын эрчим хүчний хэрэгцээний тодорхой хэсгийг ч хангаж байна. Дахин боловсруулалтаар гаргаж авсан хаягдал хуванцарын хэрэглээний статистик мэдээлэлээр Европ 7%, Япон 12%, Хятад 10%, Өмнөд Африк 16% гэх мэтээр жагссан байдаг.

-Хуванцар боловсруулах сүүлийн үеийн  арга технологиудын талаар сонирхуулбал?

-Орчин үеийн шинжлэх ухаан, технологийн үсрэнгүй хөгжилтэй давхцаад эрчим хүчний түүхий эдийн хязгаарлагдмал нөөц, байгаль орчны бохирдол зэрэг асуудлууд нь ихэнх улс оронд энэ талын судалгааг түлхүү хөгжүүлэх зайлшгүй шаардлагад хүргэж байгаа юм. Хаягдал полимер материалыг газарт булшлах, шатаахаас илүүтэйгээр дахин боловсруулж ашиглахад чиглэгдэж байна. Хуванцар хог хаягдлыг боловсруулах пиролизын, химийн, гидротермаль, хийжүүлэлтийн гэх мэт хэд хэдэн аргууд бий. Дахин боловсруулалтаар хуванцар хаягдлыг түлш, полимер материал, химийн бодис болгон хувиргах, био түлш ба биопластик материалыг хөгжүүлэх, микропластик бохирдлыг бууруулах төрөл бүрийн химийн уусгагчуудыг үйлдвэрлэх боломжуудыг нээж байдаг. Судлаачид хуванцар материалын пиролиз нь эдийн засгийн ач холбогдолтой төдийгүй нийлэг хий, био-тос, биочаар үйлдвэрлэх  ашигтай сонголт гэж дүгнэсэн байдаг юм.

-Пиролизын  арга гэдгийг энгийнээр тайлбарлахгүй юу?

-Пиролиз нь азот, гелий, эсвэл нүүрстөрөгчийн давхар исэл (CO2) гэх мэт идэвхгүй орчинд явагдсан дулааны задралын үйл явц бөгөөд хатуу-биочаар, шингэн-биотос, хий-биохий гэсэн бүтээгдэхүүн үүсгэн, эрчим хүчний үйлдвэрлэл эсвэл нефть химийн түүхий эд материалд хаягдал хуванцар материалыг хувиргах чадвартай процесс л доо. Энэхүү процесс нь энерги өндөртэй бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэхэд хаягдал материалыг ашигладаг тул эдийн засгийн чадавх нь чухал ач холбогдолтой. Пиролизын халаалтын хурд бүтээгдэхүүний гарцад гол үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд ихэнх дулааны эх үүсвэр нь зуух эсвэл богино долгионд явагдана. Процессын параметрүүд болон түүхий эдийн найрлага янз бүр байдаг нь үүссэн нэгдлийн хуваарилалт нэр төрөл ялгаатай байх үндэс болдог. Ихэнх хуванцарууд алкан, алкен, ароматик, бусад нэгдлүүд үүсгэдэг. Хуванцар материалын пиролиз 450°С хүрэхэд 44.7 МЖ/кг  хэмжээний  дулаан ялгарна. Энэ нь  түлшний дулаантай ойролцоо гэсэн үг. Ер нь бол процесст нөлөөлдөг гол параметрүүд нь пиролизын температур, мөн халаалтын хурд байдаг. Пиролизын үед хлорын 90-ээс дээш хувь нь хийн фазад байдаг. Тиймээс хийн фазыг сайтар хянаж боловсруулах шаардлагатай болно.

-Дээрх пиролизын процессын дүнд бий болох бүтээгдэхүүний хэрэглээ юу байдаг вэ?

-Пиролизын процессын дүнд 3 төрлийн бүтээгдэхүүн үүсдэг гэдгийг би өмнө нь хэлсэн. Тодруулбал, хатуу биочаарыг байгаль орчны нөхөн сэргээлт, эрүүл мэнд, гоо сайхны салбаруудад ашиглаж болно. Идэвхжүүлсэн биочаар нь нүүрстөрөгчийн агууламж маш өндөр тул хөрсний агааржуулагчаар ч ашиглах тал бий. Харин хуванцарын  пиролизод хэрэглэгддэг олон төрлийн хуванцар нь этен, пропен агуулсан хий үүсгэдэг тул эдгээрийг бусад хийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдээс тусгаарласан  тохиолдолд химийн үндсэн урвалж болох  полиолефиныг үйлдвэрлэж болно. Пиролизын хий нь илчлэг өндөртэй тул түүнийг хийн турбин эсвэл уурын зууханд шууд  ашигладаг. Пиролизын өөр нэгэн бүтээгдэхүүн болох шингэн-био-тосыг түлш болгон ашиглах сонирхол нэмэгдэж байна. Учир нь ашигт малтмал бүхий түлштэй харьцуулбал маш бага хэмжээний хүхрийн агууламжтай. Био-тос нь ногоон химид чухал үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд био-тосны  олон тооны  полимерүүдийг гаргаж болдог.

-Манай улсын хэмжээнд хуванцар хог хаягдлын менежмент болоод үүнтэй холбоотой бодлогын арга хэмжээ хэр бол. Цаашлаад манай улсад жилд хэдий хэмжээний хуванцар хог хаягдал гардаг бол?

-Хотжилт, үйлдвэржилт, хуванцар савлагаатай бүтээгдэхүүний хэрэглээ нэмэгдэж байгаатай уялдаад хуванцар хог хаягдлын менежмент Монгол улсад тулгамдсан асуудлуудын нэг болоод байгаа. “Монгол улсын тогтвортой хөгжлийн үзэл баримтлал 2030”-д хог хаягдлын дахин боловсруулах хэмжээг нийт хог хаягдлын 20%-д хүргэх, Ногоон хөгжлийн бодлогод байгальд булж зайлуулах хог хаягдлын хэмжээг 2020 он гэхэд 20% хүртэл бууруулахаар тусгасан байсан. Хэрэгжиж буй томоохон төслийн үндсэн чиглэлийг нэгдүгээрт, хуванцар хог хаягдлыг цуглуулах-ялгах-ангилах системийг сайжруулах, хоёрдугаарт, хуванцар хог хаягдлыг дахин боловсруулах жижиг дунд үйлдвэрүүд-дэвшилтэт технологиуд-тоног төхөөрөмжийг нэвтрүүлэх, гуравдугаарт, хаягдал хуванцараар дахин боловсруулсан бүтээгдэхүүнийг хэрэглэгчдийн тоог нэмэгдүүлэх зэргээр тодорхойлсон байдаг. Сүүлийн үед хийгдэж байгаа томоохон ажил нь “Хуванцар хог хаягдлын дахин боловсруулалт” хамтарсан төсөл 2020-2024 онд хэрэгжиж байгаа мэдээлэл бий. Манай улсад жилд 70 гаруй мянган тонн хуванцар хаягдал гардаг гэсэн тооцоо байдаг.  

-Хуванцар хог хаягдлын пиролизын чиглэлээр  манайд  улсад хийгдсэн судалгаа байгаа юу?

-Хуванцар хог хаягдал цаашлаад бусад органик гаралтай түүхий эдүүдийн пиролизын судалгааны гадаадад хийгдсэн, хийж байгаа ажлууд маш их байдаг. Цаашид  пиролизын процессыг улам боловсронгуй болгохын тулд илүү их судалгаа хийх шаардлагатайг судлаачид зөвлөдөг бөгөөд сүүлийн үед пиролизын судалгаанд богино долгионы халаалтын төхөөрөмжийг түгээмэл ашигласнаар туршилт судалгааны шинэлэг, дэвшилттэй үр дүнгүүд гарсаар байгаа.

Манай лабораторийн хувьд хуванцар сав болон авто машины дугуйны пиролизын туршилтуудыг энгийн халаалттай төхөөрөмжид явуулж, үүссэн бүтээгдэхүүний гарцыг тодорхойлсон. Тухайлбал цэвэр усны хуванцар савны дулааны задрал температур 4180С-д эхэлж, 4400С-ын  температурт хатуу чаарын гарц 20%, шингэн бүтээгдэхүүний гарц 50%, хийн бүтээгдэхүүний гарц 20% орчим, задрал дуусах температур 4580С байгааг тогтоосон. Түүнчлэн автомашины дугуйны задрал 4500С-д эхэлж, 5000С-д хатуу чаар 40%, шингэн бүтээгдэхүүний 50%, хийн бүтээгдэхүүн 10% орчим, задрал дуусах температур 5370С байсан. Цаашлаад пиролизоор үүссэн хатуу болон шингэн бүтээгдэхүүний техник шинж чанар, найрлагыг багажит шинжилгээний аргуудаар таньж тодорхойлох ажлыг хийсэн бөгөөд бид гадаад, дотоодын санхүүжилт олгодог хөтөлбөрт төслийн санал илгээж цаашид туршилт судалгааныхаа ажлын түвшинг ахиулах арга замыг эрэлхийлж байна. Үүнээс гадна манай судлаачид органик түүхий эдийн боловсруулалтын судалгааны хүрээнд нүүрс, занар, ээдэмцэр, малын яс, модны үртэс зэргийг пиролизын аргаар задлах механизмыг судалж, олон арван бүтээл гарган олны хүртээл болгосон байдаг. Тухайлбал пиролизын процессын нэг бүтээгдэхүүн болох нүүрсжсэн хатуу үлдэгдлийг үйлдвэрийн бохир ус болон  хатуулаг ихтэй ундны усыг шүүж цэвэрлэхэд ашиглах боломжтойг туршин тогтоосон.

-Хог хаягдлыг зөв зохистой ашиглах, боловсруулах талаар судлаач хүний хувьд та хүмүүст ямар зөвлөгөө өгөх вэ?

”Хог хаягдал бол байх ёстой газартаа очоогүй байгаа түүхий эд юм” гэж Д.И.Менделеев хэлсэн байдаг. Чухам иймээс хог хаягдлыг түүхий эд гэж үнэлэн зохих боловсруулалтын аргуудаар боловсруулж, нэмүү өртөг шингэсэн бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэн ажлын байрыг нэмэгдүүлж, байгаль дэлхий, амьдарч буй орчин нөхцөлдөө эерэг хандлагатай байхыг хүсэж байна.

Эх сурвалж: ШУА