Műanyagból hőbontással üzemanyag

Gergő kutatásainak fontosságát bizonyítja, hogy ösztöndíjat nyert a K&H a fenntartható agráriumért pályázaton. A Miskolci Egyetemen, a Műszaki Anyagtudományi Karon található Energia- és Minőségügyi Intézet hallgatója arra keresi a választ, hogy hogyan lehet műanyaghulladékokból üzemanyagokat előállítani. Mint fogalmazott, az jól hangzik, hogy a rendszer egyik végén bedobom a műanyagot, a másik végén pedig kijön a benzin, de ez nem ilyen egyszerű. Ami a kettő között van, ahhoz kellenek a felkészült szakemberek. Témavezetőjétől, Dobó Zsolttól azt is megtudtuk, hogy a műanyagból gyártott benzin kiválóan működik hagyományos motorokban, és az általuk előállított üzemanyag már majdnem megfelel a szabványos minőségnek.

Hogyan lehet műanyagból üzemanyagot készíteni?

Az eljárás neve pirolízis, azaz hőbontás. A folyamat egy oxigénszegény vagy oxigénmentes, zárt rendszerben történik, ahol magas hőmérsékleten bomlik le alkotórészeire a műanyag. Épp ennek a zárt rendszernek köszönhető, hogy a folyamat végén folyékony halmazállapotú termék is keletkezik. Biztosan látott már mindenki olyat, hogy valaki műanyagot égetett szabadtéren. Hozzátenném, hogy sajnos. Ilyenkor nem folyékony halmazállapotú melléktermék keletkezik, hanem valami egészen más. Ezért van szükség az oxigénszegény vagy -mentes atmoszférára.

Valami újszerű felfedezésről van szó?

A hőbontásos eljárás igazából nem új találmány, már régóta ismert például az angolszász szakirodalomban. Ami újdonságot jelent, hogy hogyan visszük végbe a folyamatokat ahhoz, hogy benzinszerű termékeket kapjunk. A lényeg

a reaktor felépítésében van.

Ez miben számít egyedinek?

A témavezetőmmel beépítettünk a rendszerbe egy egyedi refluxelemet, ami jelentősen növeli a kapott termék benzintartalmát. Ezt aztán könnyen ki lehet nyerni. Ebből a szempontból nagy eredményt értünk el. A hőbontás eredményeként kapott folyadék 70-80 százalék benzintartalommal rendelkezik. És ez csak a folyékony végtermék, amiből üzemanyagot lehet előállítani. Ezenkívül gáz- és szilárd halmazállapotú anyag is keletkezik. A szilárd termék ránézésre fekete por, de vegyipari alapanyagként kiválóan lehetne alkalmazni. A hőbontó eljárásból keletkezett gáz pedig azért különleges, mert rendkívül magas a fűtőértéke. A jelenlegi lakossági földgázhoz viszonyítva a mi pirolízis­gázunk fűtőértéke 40 százalékkal nagyobb. Ezt a gázt pedig el lehet égetni, amivel a rendszer energiaszükségletét részben ki lehetne elégíteni.

Mikor kezdődött a kutatás, és miért épp ez a téma keltette föl az érdeklődését?

Nem én voltam az első ember, aki ezzel a témával elkezdett foglalkozni. Dobó Zsolt témavezetőm indította el a kutatást. Én viszont csak másfél éve csöppentem bele a munkába, egy kicsit vicces és nem mindennapi módon. Anyagmérnöki alapszakon tanulok a Miskolci Egyetemen. Ötödik félévben volt egy energiahordozókkal kapcsolatos előadásunk, amin szó esett a szóban forgó kutatásról. Erre az órára sajnos csak később tudtam megérkezni, ezért lemaradtam a műanyaghőbontással kapcsolatos kutatás bemutatásáról. Előtte viszont már érdeklődni kezdtem a téma iránt az akkortájt kibontakozó TDK-­tevékenységem miatt, így az akkori órát tartó tanárom azt mondta, semmi baj, Zsolt még a laboratóriumban van, menjek be hozzá, ő elmondja nekem a témával kapcsolatos legfontosabb tudnivalókat. Óra végén tehát bementem Zsolthoz, és tulajdonképpen akkor kezdődött a hőbontással kapcsolatos tudományos tevékenységem. A kémia mindig is érdekelt, hiszen jó alapokkal érkeztem az egyetemre a Földes Ferenc Gimnázium kémia tagozatának köszönhetően. A TDK-dolgozatomat is a műanyagok hőbontásáról írtam, valamint a szakdolgozatomat is, amit idén tervezek leadni.

Hogyan talált rá a K&H ösztöndíjpályázatára?

Ez is érdekes történet. Egy Neptun-üzenetben kaptuk meg, hogy lehet pályázni az ösztöndíjra. Arra gondoltam, hogy megpróbálom, mivel ha sikerül, akkor örülök neki, ha pedig nem, akkor sem történik semmi baj. Beadtam a pályázatomat, majd ahogy teltek a hónapok, arra gondoltam, bizonyára nem vagyok ott a legjobbak között. El is engedtem ezt a dolgot. Főleg, hogy átnéztem, az előző években milyen témájú dolgozatokkal nyertek a pályázók ösztöndíjat. Erről a programról ugyanis tudni kell, hogy alapkoncepciójában a mezőgazdasággal kapcsolatos innovatív megoldásokat részesíti előnyben. Az én témám pedig csak közvetett módon kötődik a mezőgazdasághoz, legfeljebb azon a szálon, hogy a mezőgazdaságban felhasznált műanyag csomagolóanyagok újrahasznosítása is fontos kérdés. És amikor már biztos voltam benne, hogy nincs esélyem az ösztöndíjra, jött az értesítés, hogy kedvező elbírálásban részesült a pályázatom.

Milyen műanyagokból lehet üzemanyagot gyártani?

Rengetegféle műanyagot ismerünk, széles a skála. A kutatás során azt is fontos szempontnak tartottuk, hogy mely anyagok azok, melyeknek a hőbontása gazdaságos lehet, és akár országos szintre emelve is alkalmazható lenne. Ezért esett a választásunk négyféle műanyagra, melyekből keveréket állítottunk össze. Az egyik a HDPE, amely a nagy sűrűségű polietilén. Leggyakrabban termékek csomagolására, italospalackok, tisztítószeres flakonok, margarinosdobozok, konténerek és vízvezetékek gyártására használják. A következő a LDPE, a kis sűrűségű polietilén, amiből leggyakrabban különféle fóliákat és műanyag zacskót készítenek. A harmadik a PS (polisztirol), amelyből csomagolóanyagot, eldobható poharat, tányért, evőeszközöket, CD- és DVD-tartókat, porózus anyagokat (szivacsokat), expandált sztirolt (hő- és hangszigetelőt) készítenek. A PP-ből (polipropilén) pedig élelmiszeripari csomagolást, háztartási eszközöket, járműalkatrészeket (például lökhárítót), köteleket, húrokat, szőnyegeket, ragasztószalagokat, tartályokat, csomagolófóliákat, háztartási eszközöket gyártanak. Tehát ebből a négy alapanyagból készítettünk keveréket. Előtte viszont azt is megvizsgáltuk, hogy ebből a 4 műanyagtípusból mennyit használnak fel az emberek hazai, európai, valamint globális szinten. Ha belenézünk egy átlagos ember kukájába, kiderül, hogy az abban található műanyagoknak hány százaléka HDPE, LPDE, PS és PP. Ez a négy műanyag a háztartások által használt műanyagok több mint 50 százalékát fedi le. Emellett azonban még sok egyéb más műanyagot használnak az emberek. Vizsgáltuk például a PET-et (polietilén-tereftalát), melyből üdítőspalackok, fóliák, mikrohullámtűrő csomagolás készül. Erről viszont az derült ki a kutatásaink során, hogy hőbontáson keresztüli üzemanyag-gyártásra nem lehet gazdaságosan hasznosítani. A jövőben a kutatásunk további irányvonalát képezheti annak a vizsgálata, hogy a többi műanyagot miként lehetne környezetkímélő módon átalakítani.

Elképzelhető, hogy a kutatásai nagyüzemi körülmények között is elindulnak?

Egyelőre a laboratóriumi szakasz végén járunk, hiszen a műszaki innovációk többsége a laboratóriumokban kezdődik. Ezután indulhat a kisüzemi rendszer elindítása, ami a jövőben eljuthat akár magasabb szintre is. A témavezetőm már megtervezte a kisüzemi rendszer szerkezetét, és hamarosan a megvalósítási szakaszba lépünk. A járványhelyzet sajnos minket is akadályoz, de ez év végéig vagy a következő év elejéig várható a kisüzemi rendszer felépítése. Ez mennyiségi ugrást jelent majd, hiszen laboratóriumi körülmények között nem állítható elő olyan mennyiségű üzemanyag, ami hosszabb távon elegendő lenne egy-egy gépjármű fenntartásához. A kisüzemi rendszer működése azonban folyamatos lesz, tehát elvileg szünet nélkül tud majd műanyagból motorhajtóanyagot gyártani.

A műanyaghulladékok óriási veszélyt jelentenek világszerte a környezetünkre. Az önök eljárása megoldást jelenthet erre

a problémára?

Az általunk használt négyféle műanyag esetében mindenképpen. De ezenkívül rengetegféle műanyag van, amelyeket jelenleg vagy nem vizsgáltak még ebből a szempontból, vagy a hőbontással történő hasznosításuk nem jár kifejezetten előnyökkel. Tehát torz képet festenék, ha azt mondanám, hogy minden műanyaghulladékot lehetne így hasznosítani. Az azonban igaz, hogy a műanyaghulladékok jelentős részét fel lehetne dolgozni, másodnyersanyagot lehetne belőle készíteni. Nemrég részt vettem az OFKD-n (Országos Felsőoktatási Környezettudományi Diákkonferencia), ahol felszólalt Áder János köztársasági elnök videóüzenet formájában. Ez részben arról szólt, milyen súlyosan szennyezi a saját hazai környezetünket is a rengeteg műanyaghulladék, például a Tisza folyó mentén. Ez is azt bizonyítja, hogy óriási szükség van a műanyaghulladékok újrahasznosítására.

Miben segíti önt a K&H-ösztöndíj?

A díj pénzjutalommal is járt, de ezenfelül azt tartom óriási sikernek, hogy megismerhettem olyan szakembereket, akik ennek a tudományágnak a kiválóságai. A díj másik velejárója a sajtóban való megjelenés lehetősége. Készült velem már egy rövid interjú a Kossuth rádióban is, emellett lehetőségem nyílt már más újságokban is megjelenni. Tehát talán a transzparenciát emelném ki, ami nem feltétlenül jött volna létre, ha nem nyerem meg az ösztöndíjat.

Előfordulhat, hogy ezután felfigyel önre valamelyik cég, és támogatást nyújt a további kísérletekhez?

Ez már nekünk is az eszünkbe jutott. Nem vagyunk semmi jó elrontója, nyilván, ha adódik egy megfelelő lehetőség, akkor azzal adott esetben élni fogunk. Ma már Magyarországon is vannak nagyon modern, high-tech rendszerek, viszont talán elmondható, hogy nincs mögöttük még az az ismeret, az a szakértelem, tapasztalat, ami miatt azt mondhatnák, hogy elindíthatjuk az eljárásunk nagyüzemi megvalósítását. Mert az jól hangzik, hogy a rendszer egyik végén bedobom a műanyagot, a másik végén pedig kijön a benzin, de ez nyilván nem ilyen egyszerű. Ami a kettő között van, az az, ami a legtöbbször hiányzik.

Milyen problémák foglalkoztatják még, milyen témában szeretne kutatni?

A kérdés időszerű, mivel idén tervezek végezni az alapszakon, és mesterképzésre már beadtam a jelentkezésemet. Egyelőre két utat tudok elképzelni: folytatom az anyagmérnöki képzést, vagy energetikai mérnök mesterképzésre jelentkezem szintén itt, a Miskolci Egyetemen. Az energetika és a hulladékgazdálkodás kérdéskörei érdekelnek leginkább.

Közel már a cél, folytatják a kutatást

Dr. Dobó Zsolt, a Miskolci Egyetem Műszaki Anyagtudományi Karának tudományos főmunkatársa, Gergő témavezetője lapunknak elmondta, az USA-ban találkozott először a műanyagok hőbontásával. Az eljárás azért keltette fel a figyelmét, mert egyre nő a műanyaghulladékok mennyisége, ami környezetvédelmi szempontból rendkívül aggályos. A hőbontással pedig nemcsak a környezetünket tehetjük tisztábbá, hanem emellett hasznos anyagokat is elő tudunk állítani. A jelenleg létrehozott benzinnel kapcsolatban jelezte: most az a legfontosabb kutatási cél, hogy az előállított üzemanyag megfeleljen

a szabványos minőségnek. Bár ez jelenleg még nem teljesült százszázalékosan, de az eddigi benzinek is kitűnően működnek belső égésű motorokban.

– Közel a cél, hiszen a pirolízis folyamatát lehet úgy alakítani, hogy szabványnak megfelelő minőségű végterméket kapjunk – jelezte a szakember. Hozzátette: – Gergővel dolgozni nagyon kellemes meglepetés volt, mert rendkívül szorgalmas, jól ment együtt a munka. Továbbra is szeretném vele folytatni a kutatást.

(A borítóképen: Kecsmár Gergő, a Miskolci Egyetem hallgatója és témavezetője, Dobó Zsolt, a Miskolci Egyetem tudományos főmunkatársa)