Облегченная нефтепродуктовая тара из полимерного композиционного материала и мобильная утилизационная система

Омский государственный технический университет

Проблема, лежащая в основе концепции проекта

Загрязнение территорий Арктики и Крайнего Севера 200-литровой металлической нефтепродуктовой тарой с 1950-х готов

Скопление значительного количества металлических и ржавеющих бочек с остатками нефтепродуктов (от 3 – 5% от начальной ёмкости и более) в Арктике представляет собой негативный фактор для окружающей среды: разрушение стальных НПТ, химическое и механическое загрязнения почвы. Вывоз металлической НПТ на материк для последующей утилизации представляет собой экономически затратную задачу, поэтому их, как правило, оставляли в местах размещения эксплуатирующих организаций. В настоящее время количество металлической НПТ после использования только в районах Арктики составляет несколько сотен тысяч.

2/15

Описание проекта

• Проект включает в себя две взаимосвязанные составляющие:

​

Часть 1: создание облегчённой нефтепродуктовой тары (НПТ) из полимерного композиционного материала (ПКМ) на 20% легче, чем стальная металлическая тара,а также ее размещение на традиционном европоддоне, что позволяет в оперативной обстановке осуществлять быструю заправку спецтехники без стационарного оборудования;

​

Часть 2: снижение техногенного воздействия на окружающую среду в процессе снабжения нефтепродуктами, в том числе в районах Арктики, за счет создания мобильной утилизационной системы (МУС) с замкнутым энергетическим циклом для утилизации НПТ в местах её эксплуатации.

​

​

Комплексный подход позволяет снизить площади складирования мусора. А предлагаемые решения могут применяться в целях утилизации и переработки твердых бытовых отходов, с получением ценного продукта в виде чистого углерода при утилизации полимерных материалов.

3/15

Описание проекта

СХЕМА УТИЛИЗАЦИИ МЕТОДОМ ПИРОЛИЗА

ОБРАЗЦЫ НЕФТЕПРОДУКТОВОВЙ ТАРЫ

4/15

Описание проекта

• Научная и техническая новизна

Часть 1:

Научная новизна: разработка модифицирующих добавок к матрице на основе полиэтилена низкого давления, что обеспечивает требуемые эксплуатационные характеристики НПТ, так и возможность утилизации разработанной НПТ в местах её эксплуатации с обеспечением условий экологических требований.

Техническая новизна: использование для изготовления НПТ существующих технологических линий по производству пластиковых изделий.

​

Часть 2:

Научная новизна: создание научно-методического направления, включающего как теоретические, так и экспериментальные исследования на лабораторной исследовательской пиролизной установке с выходом на разработку рекомендаций к проектно-конструкторскому облику МУС.

Техническая новизна: использование замкнутого энергетического цикла. МУС обеспечивает функционирование всех систем за счёт электрической энергии, получаемой в энергетическом модуле, а газопоршневая двигательная установка работает на продуктах газификации. До получения продуктов пиролиза в необходимых количествах пиролизная установка функционирует за счёт использования автономного запаса газа пропана и дизельного топлива.

5/15

• Значимость результатов

Часть 1:

а) создание существенно облегчённой НПТ из ПКМ на 20% легче, чем металлическая стальная НПТ такого же объёма, а также размещение на традиционном европоддоне нефтепродуктов различного объёма и номенклатуры, что позволяет в оперативной обстановке осуществлять быструю заправку спецтехники без стационарного оборудования;

б) возможность увеличения загрузки нефтепродуктами типового европоддона на 60% больше по сравнению с загрузкой стандартной металлической 200-литровой НПТ и, соответственно, доставки в отдаленные районы, в том числе Арктической зоны;

в) возможность складирования заправленной НПТ из разработанного ПКМ аналогично НПТ из металлической стальной НПТ в аналогичных условиях и длительностях хранения.

​

Часть 2:

а) мобильная утилизационная установка, обеспечивающая возможность её доставки, из-за модульности исполнения её систем, в места эксплуатации НТП существенно облегчает обеспечение экологических требований по снижению техногенного воздействия на окружающую среду, в том числе в условиях Арктики.

​

​

​

Описание проекта

6/15

• Оценка уровня готовности технологии

​

Часть 1:

Нефтепродуктовая тара – TRL 6 (проведены соответствующие испытания материала).

​

Часть 2:

Мобильная утилизационная система - TRL 4 (проведены экспериментальные и аналитические исследования, подтверждающие работоспособность концепции, имеется модельная экспериментальная установка по утилизации полимерных отходов методом пиролиза, определен проектно-конструкторский облик экспериментальной МУС ).

​

Описание проекта

7/15

Описание проекта

• Технологическая осуществимость

Часть 1:

Наиболее оптимальным путём является разработка модифицирующей добавки (МД) и матрицы в виде полиэтилена низкого давления. МД представляет собой состав (35% от полиэтилена низкого давления), обеспечивающий необходимые эксплуатационный качества получившегося ПКМ. Разработка вкладышей для полимерной НПТ с целью организации транспортировки химически активных специальных материалов, агрессивных по отношению к полимерной матрице.

​

Часть 2:

Производительность МУС определяется количеством очищенной газовой фракции, поступающей на вход газопоршневого агрегата. В процессе проекта предполагается определение целесообразности введения дополнительного пиролизного модуля на основе микроволнового излучения с повышенной температурой и использованием катализатора для получения обогащённого синтез-газа.

​

​

​

8/15

Описание проекта

• Качественные изменения продукции, появляющихся в результате реализации проекта

​

Часть 1:

– за счёт выбора состава ПКМ, обеспечивающего не только эксплуатационные требования, предъявляемые к НПТ, но и приемлемые параметры процесса утилизации с использованием разрабатываемой МУС;

– возможность увеличения загрузки нефтепродуктами типового европоддона на 60% больше по сравнению с загрузкой стандартной металлической 200-литровой НПТ, а также НПТ различной размерности с соответствующими нефтепродуктами.

​

Часть 2:

– выбор проектно-конструкторского облика МУС (мобильность, модульность, возможность использования двухстадийного этапа пиролиза, автономность энергетического обеспечения, использование газопоршневого агрегата, работающего на продуктах пиролиза и т.д.) позволяет утверждать о наличии качественного отличия от традиционных систем утилизации;

– научно-техническая новизна проекта в части МУС заключается как в разработке методик проектирования как системы МУС в целом, так и её отдельных подсистем на основе результатов экспериментальных исследований на лабораторной исследовательской пиролизной установке (ЛИПУ) с последующим масштабированием проектно-конструкторских решений ЛИПУ на МУС на основе теории подобия.

9/15

Научные результаты, которые положены в разработку проекта

Часть1:

​

Патенты на изобретения:

1. Патент РФ № 2776312 Способ разработки полимерного композиционного материала с учётом его последующей утилизации и устройство для его реализации.
2. Патент РФ №2789048 Способ синтеза состава полимерного композиционного материала для изготовления нефтепродуктовой тары с последующей утилизацией и устройство для его реализации.
3. Патент РФ №2803677 Способ хранения нефтепродуктов и устройство для его реализации.

​

Публикации:

1) Г. С. Русских, В. И. Трушляков Концепция жизненного цикла полимерной нефтепродуктовой тары, эксплуатируемой в районах Арктики, с возможностью последующей утилизации. Состояние и перспективы развития современной науки по направлению "Новые материалы и энергетика в ВС РФ": сб. ст. науч.-техн. конф. (Анапа, 20 апр. 2022 г.). – Анапа : ЭРА, 2022. – С. 9-14.

2) Трушляков В.И., Русских Г.С., Давыдович Д.Ю. Исследования процессов пиролиза пластика и сжигания пиролизных газов для рекуперации теплоты. XVI Всероссийский симпозиум по горению и взрыву: тез. докл. (Суздаль, 04–09 сент. 2022 г.). – Черноголовка: Изд-во Ин-та проблем химической физики РАН, 2022. – С. 246-247.

​

10/15

Научные результаты, которые положены в разработку проекта

Часть 2:

​

Патенты на изобретения:

1) Патент РФ № 2779757 Способ утилизации отработавшей пластиковой тары для нефтепродуктов, находящейся в удаленных территориях и устройство для его реализации.

2) Патент РФ № 2824773 Способ утилизации углеродсодержащего материала в автономной малогабаритной утилизационной модульной установке и устройство для его реализации.

3) Патент РФ № 2845021 Способ пиролиза с использованием индукционного нагрева теплоносителей и устройство для его реализации.

4) Патент РФ № 2173223 Способ очистки дисперсного материала от нефтепродуктов и устройство для его осуществления.

5) Способ осуществления пиролиза утилизируемого материала мобильной утилизационной системой на основе двухстадийного процесса и устройство для его реализации. Заявка №2025115618 от 06.06.25, заявит. ОмГТУ. Авторы Трушляков В.И., Давыдович Д.Ю.

​

Публикации:

1) Трушляков В.И., Давыдович Д.Ю., Иордан Ю.В. Утилизация пластиковой нефтепродуктовой тары в условиях Арктики. XVII Международная конференция «HEMs-2022». Высокоэнергетические и специальные материалы: антитерроризм, безопасность и гражданское применение. 14–16 сентября 2022 г., Республика Алтай, Россия. С. 30 – 32.

2) Трушляков В.И., Русских Г.С., Ильц Д.Е. Разработка пластиковой нефтепродуктовой тары для регионов Арктики и её утилизация в условиях эксплуатации. «Полимерная индустрия: Инновации. Эффективность. Ресурсосбережение». XIV Международный Симпозиум Республика Татарстан, г. Нижнекамск, 20 — 22 сентября 2022.

3) Трушляков В.И., Федюхин А.В., Давыдович Д.Ю. Исследования проектного облика реактора модульной малогабаритной утилизационной установки при наличии прототипа. XXV Всероссийская конференция по химическим реакторам ХимРеактор-25, Тюмень, 8 – 13 октября 2023 г. Западно-Сибирский инновационный центр.

4) V. I. Trushlyakov, A. V. Fedyuhin, D. Yu. Davydovich Development of a Comprehensive Theoretical and Experimental Methodology for Evaluating the Parameters of Recycling by the Pyrolysis of Plastic Based on Polycarbonate and Polyethylene. Russian Journal of Physical Chemistry B, 2024, Vol. 18, No. 2, pp. 582–591. DOI: 10.1134/S1990793124020325

5) Д.Ю. Давыдович Экспериментальные исследования теплового и аэродинамического воздействия на полимерный композиционный материал/ Теплофизика и аэромеханика, 2025, том 32, № 1. С. 1 – 13.

6) Трушляков В.И, Давыдович Д.Ю. Разработка мобильной утилизационной системы на основе двухстадийного процесса пиролиза. XXVI Всероссийская конференция по химическим реакторам ХимРеактор-26, Минск, 27 - 31 октября 2025 г.

​

11/15

Научные результаты, которые положены в разработку проекта

Научно-технические отчёты по тематике проекта:

1) Разработка демонстрационного малогабаритного образца тары из полимерного композиционного материала для нефтепродуктов с возможностью последующей утилизации в местах постоянной или временной дислокации воинских частей и подразделений в отдаленных районах Крайнего Севера и Дальнего Востока: отчет о НИР (промежуточ.) / Омский гос. техн. ун-т.; рук. Трушляков В. И.; исполн.: Русских Г. С. [и др.]. Омск, 2021. 74 с. № 21121В.

2) Разработка тары из полимерного композиционного материала для нефтепродуктов с возможностью последующей утилизации в местах постоянной или временной дислокации воинских частей и подразделений в районах Крайнего Севера и приравненных к ним территорий: отчет о НИР (заключит.) / Омский гос. техн. ун-т.; рук. Трушляков В. И.; исполн.: Русских Г. С. [и др.]. Омск, 2021. 63 с. № 21186В.

3) Исследования влияния композиций и составов полимерного композиционного материала на основе полиэтилена на характеристики нефтепродуктовой тары: отчет о НИР (заключит.) / Омский гос. техн. ун-т.; рук. Трушляков В. И.; исполн.: Русских Г. С. [и др.]. Омск, 2022. 113 с. № 22105В.

4) Создание полимерного композиционного материала для нефтепродуктовой тары и определение проектного облика комплексной модульной системы утилизации: отчет о НИР (заключит.) / Омский гос. техн. ун-т.; рук. Трушляков В. И.; исполн.: Русских Г. С. [и др.]. Омск, 2023. 213 с. № 23088В.

​

​

• В 2024 г. был представлены проект на Международный конкурс научных, научно-технических и инновационных разработок, направленных на развитие и освоение Арктики и континентального шельфа, проходящем в СПб: «Разработка малогабаритной мобильной утилизационной модульной установки, позволяющей утилизировать широкий вид отходов, с учетом экологических требований по воздействию на окружающую среду», авторский коллектив стал лауреатом первой премии конкурса.

​

​

• Получены письма-поддержки со стороны профильных подразделений Минобороны России, Минобрнауки России, Миннауки Омской области, Минприроды Омской области, позволяющих сделать вывод, что проект является актуальным и имеющим научно-технический потенциал.

​

​

​

12/15

Потенциальный рынок

Основная отрасль применения

​

• Оборонно-промышленный комплес.
• Топливно-энергетический комплекс.
• Транспорт.

​

Основные потребители

• Нефтегазовые компании - поставщики ГСМ.
• Минобороны России, крупные компании по добыче полезных ископаемых в районах Крайнего севера и Арктики, потребляющие ГСМ с последующей утилизацией использованной нефтепродуктовой тары.

​

Предполагаемые направления коммерциализации

​

• Крупные переработчики мусора. Утилизаторы смогут получать субсидии согласно постановлению Правительства РФ от 25.03.2022 № 467.
• Организации, оптимизирующие уплату экологического сбора. Федеральный закон от 04.08.2023 г. № 451-ФЗ «О внесении изменений в Федеральный закон «Об отходах производства и потребления».
• Организации, продающие продукты переработки. Производители товаров из вторсырья смогут получать господдержку на основании Распоряжения Правительства РФ от 02.08.2023 г. №2094-р.
• Фермерские хозяйства (Федеральный закон от 14.07.2022 № 248-ФЗ «О побочных продуктах животноводства»).
• Организации внутреннего водного транспорта. (Конвенция МАРПОЛ 73/78, приложение V «О правилах предотвращения загрязнения мусором с судов», «Водный кодекс Российской Федерации» от 03.06.2006 № 74-ФЗ (ред. от 25.12.2023) (с изм. и доп., вступ. в силу с 30.12.2023)).

Двойное назначение результатов проекта предполагает использование в гражданских сферах: геологоразведочные организации в условиях Арктики, авиационные подразделения, морские и речные суда, железнодорожные подразделения, занимающиеся грузоперевозками, малые предприятия, в том числе сельского хозяйства и т.д., имеющиие полимерные отходы.

13/15

• План развития проекта на 1-2 года вперед

​

Образцы, демонстраторы:

​

Часть 1:

– гранулы для изготовления тары из морозостойкого токопроводящего полимерного композиционного материала (ПКМ);

– образцы ПКМ для проведения испытаний в соответствии с ГОСТ 25.601-80;

– образцы тары для проведения эксплуатационных испытаний;

– рекомендации по эксплуатации разработанной НПТ.

​

Часть 2:

– МУС для проведения соответствующих испытаний;

– технические условия МУС, описание конструкции, правила эксплуатации;

– рекомендации по использованию утилизации отработанной НТП, в том числе и для условий, при которых будет целесообразно измельчить НПТ с дальнейшей засыпкой измельчённой НПТ в освободившуюся ёмкость (по предварительной оценке при заданной насыпной плотности измельчённой НПТ из разработанного полимерного композиционного материала в одну бочку, ёмкостью ~ 210 литров, входит до 10 – 20 измельчённых бочек) с дальнейшей доставкой до мест расположения МУС.

14/15

15/15