Теоретические основы и закономерности термокаталитических превращений ископаемого, альтернативного и возобновляемого углеродсодержащего сырья, полупродуктов нефтехимии и техногенных отходов для создания новых технологий, решения экологических проблем и устранения техногенных угроз

Целью исследований является создание фундаментальных основ химических процессов для формирования фундамента «циркулярной» экономики, предполагающей полную переработку техногенных углеродсодержащих отходов (включая диоксид углерода) и широкое использование углерод-нейтрального возобновляемого сырья. Проект призван решить сразу несколько современных проблем, связанных с интенсивным использованием ископаемых углеродсодержащих ресурсов. Из-за высокой энергоемкости мировой экономики ежегодно в мире в атмосферу выбрасывается более 35 млрд. т диоксида углерода. Отдельной проблемой является выделение оксидов углерода при производстве водорода из ископаемого сырья, что является одним из сдерживающих факторов внедрения водородных технологий. На сегодняшний день отсутствуют энергоэффективные технологии связывания СО2 в ценные продукты, углеводороды и оксигенаты С2+. Создание таких технологий откроет потенциальный путь к синтезу «зеленых» продуктов нефтехимии и вытеснение ими сырья ископаемого происхождения. Другой возможной заменой ископаемого углеродсодержащего сырья представляется биомасса растений вследствие чрезвычайно большой ресурсной базы и углеродной нейтральности. Тем не менее, на сегодняшний день отсутствуют методы переработки биомассы и других видов продуктов на основе растительного сырья в ценные продукты, среди которых можно выделить моторные топлива, нефтехимическое сырье, углеродные сорбенты и специальные продукты с высокой добавленной стоимостью. Большой проблемой реализации экономики декарбонизации и «циркулярной» экономики является большой объем твердых техногенных отходов, прежде всего, полимерных. Разработка технологий переработки отходов полимеров в ценные химические продукты (моторные топлива, масла, низшие олефины и т.д.), в том числе и в сочетании с низкосортным нефтяным сырьем должна базироваться на реакциях разрыва С-С связей. Применение этого подхода потенциально позволит уменьшить на 10% потребность в нефти за счет рециклинга «полимерного» углерода. Для достижения поставленной цели предполагается решение нескольких проблем: - разработка термических и каталитических методов конверсии биомассы и продуктов, полученных из растительного сырья, в углеродные материалы, высококачественные компоненты моторных топлив и специальные продукты с высокой добавленной стоимостью; - создание эффективных методов безостаточной переработки полимерных отходов (в том числе хлор-, кислород- и азотсодержащих) в синтетическую нефть и разработка методов облагораживания полученного продукта; - разработка катализаторов селективного гидрирования диоксида углерода (в т.ч. техногенного происхождения) в ценные продукты: низшие олефины, углеводороды бензинового ряда, оксигенаты.