сайте Патентного ведомства за последние 20 лет для их использования на мусоросжигающих предприятиях. Существует некоторая оторванность идей авторов изобретений, большинство из которых в качестве углеродного сырья используют углеродные волокна, фуллерены или углеродные нанотрубки, и нужд промышленности, которая в качестве конечного продукта сжигания имеет золу, сажу или дым.
Ключевые слова: сжигание мусора, переработка мусора, углерод, углеродные волокна, фуллерены, углеродные нанотрубки, композитные материалы, космический лифтггг
В настоящее время в России начинают строиться мусороперерабатывающие и мусоросжигающие предприятия. Как правило эти предприятия строятся на кредитные средства, возврат которых осуществляется за счёт платы жильцов домов за вывоз мусора из контейнеров во дворах. Существует противоречие между руководством мусоросжигающих компаний, которые заинтересованы в том, чтобы плата за вывоз мусора была больше, и жильцами, которые заинтересованы в том, чтобы плата за вывоз мусора была меньше. Это противоречие снимается, если мусоросжигающие компании будут получать дополнительные доходы от сжигания мусора за счёт использования конечных продуктов сжигания. На заседании правительства РФ в конце декабря 2016 года, посвящённом ликвидации свалок, прозвучало предложение вырабатывать электроэнергию при сжигании мусора, что даст дополнительный доход мусоросжигающим компаниям от продажи электроэнергии. Можно также предложить использовать углерод, который с избытком образуется после сжигания мусора, на предприятиях, которые будут его использовать в своих производственных циклах. Тогда мусоросжигающие компании будут продавать углерод. Чтобы подбросить идеи предпринимателям, которые собираются перерабатывать углерод, я на сайте Российского патентного ведомства www.fips.ru нашёл описания изобретений, в которых используется углерод, и сделал их обзорный анализ применения.
Изучив описания изобретений за последние 20 лет, я пришёл к выводу, что существует некоторая оторванность идей авторов изобретений, которые в большинстве в качестве исходного углеродного сырья используют углеродные волокна, фуллерены и углеродные нанотрубки, и нужд промышленности, которая в качестве конечного продукта сжигания имеет золу, сажу и дым. Описаний изобретений, в которых бы рассказывалось, как получить углеродные волокна из золы, сажи или дыма, я не нашёл. Если химики разработают такой способ, то существуют в базе данных Патентного ведомства десятки изобретений с использованием углеродных волокон в композиционных материалах, начиная с авиационной и космической промышленности и кончая стройиндустрией.
Существуют способы получения фуллеренсодержащей сажи [2, 10], но делают её путём сжигания в электрической дуге электродов из графита в завихряющемся потоке инертного газа, подобным же способом получают углеродные нанотрубки [1]. Электрод возможно делать из сажи путём спекания углерода с углеродистым связующим веществом [13], но будет ли пригоден такой электрод для изготовления нанотрубок и фуллеренов неизвестно, это надо пробовать, проводить эксперимент. Если получится изготавливать фуллерены и нанотрубки описанным способом, то существует до десятка патентов с их использованием, например, в качестве носителя катализаторов, адсорбента и т. д… Из углеродных нанотрубок, если их удастся получить упомянутым способом, возможно делать короткие волокна [11].
Некоторые материалы и покрытия получают из графитового порошка, возможно, они могут быть получены из сажи [8, 9, 12]. Порошкообразный углеродный носитель с серебром покрывает бактерицидные обои [5]. Если нагреть диоксид титана с сажистым углеродом, то получится карбид титана с содержанием углерода менее 1,5 % [4]. Используется сажа для получения электролизёров или топливных элементов с твёрдым полимерным покрытием [7]. Углеродистый материал добавляется при сжигании серосодержащих веществ для улавливания серы из дыма [3]. Полимерные композиции из сажи возможно получать путём добавления тиола [6]. Конечно, золу можно использовать в качестве удобрения и продавать её сельхозпроизводителям. Но если получится получать из неё углеродные волокна, фуллерены или углеродные нанотрубки, то можно делать более дорогой продукт, чем удобрения, и получать больший доход.
Я не специалист в области химии, но я хотел бы привлечь внимание химиков и генетиков к проблеме использования золы, сажи и дыма, которая может стать актуальной при сжигании мусора. Я заинтересовался этой темой, поскольку работаю над проектами космического лифта. Одной из трудностей при создании высотных космических лифтов является отсутствие механизма синтеза углеродных нанотрубок длиной в тысячи километров. Думаю, решение этой проблемы будет найдено в конце концов в области генной инженерии. Если создать искусственную клетку из фиброцита, клетки соединительной ткани человека и животных, которая синтезирует коллагеновые волокна, внедрив в неё гены микроорганизмов, которые питаются углеродом, и научив её синтезировать из съеденного углерода волокна, то такие клетки могли бы синтезировать углеродные нановолокна длиной в тысячи километров. Чисто химическим способом, скорее всего такой синтез осуществить не удастся.
Список литературы
1. Амиров Р. Х., Исакаев М-Э. Х., Шавелкина М. Б., Лещук В. А., Киселёв В. И. Устройство для получения углеродных нанотрубок из сажи. / Патент на полезную модель РФ № 155457 по заявке № 2013158297/05 от 27.12.2013, опубликовано 10.10.2015 бюллетень № 28, С 01 В 31/00, В 82 В 3/00, В 82 Y 40/00
2. Болстрен Н. Н., Басаргин И. В., Богданов А. А., Седов А. И., Филиппов Б. М. Способ производства фулеренсодержащей сажи и устройство для его осуществления. / Патент на изобретение РФ № 2341451 по заявке № 2007112872/15 от 30.03.2007, опубликовано 20.12.2008 бюллетень № 35, С 01 В 31/00, В 82 В 3/00
3. Веллелеа В. А., Комри Д. С. Способ уменьшения количества загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу при сжигании содержащего серу углеродного топлива (варианты). / Патент на изобретение РФ № 2418040 по заявке № 2007103309/04 от 8.04.2005, опубликовано 10.05.2011 бюллетень № 13, C 10 L 10/00
4. Крутский Ю. Л., Антонова Е. В., Очков В. В., Баннов А. Г., Курмашов П. Б. Способ получения карбида титана. / Патент на изобретение РФ № 2550182 по заявке № 2013123373/05 от 21.05.2013, опубликовано 27.11.2014 бюллетень № 33, C 01 B 31/30, C 01 G 23/00, B 82 B 3/00, B 82 Y 40/00
5. Моисеенко В. В., Новопашин С. А. Обои с бактерицидными свойствами. / Патент на изобретение РФ № 2417281 по заявке № 2009144427/12 от 30.11.2009, опубликовано 27.04.2011 бюллетень № 12, D 21 H 27/20, D 21 H 21/36, D 21 H 19/36, C 09 J 7/04, C 09 D 5/14
6. Поливода Е. Н., Харчевников В. М., Цилько А. Б., Красовский В. Н., Корчемкин С. Н., Феоктистова Т. П., Нестеренко Л. Г. Модифицированная сажа для полимерных композиций и способ её получения. / Авторское свидетельство СССР № 756826 по заявке № 2636590/26 от 7.06.1978, опубликовано 10.01.2000 бюллетень № 1, С 09 С 1/58
7. Порембский В. И., Акелькина С. В., Фатеев В. Н., Алексеева О. К. Способ изготовления и модификации электрохимических катализаторов на углеродном носителе. / Патент на изобретение РФ № 2595900 по заявке № 2015125624/04 от 29.06.2015, опубликовано 27.08.2016 бюллетень № 24, B 01 J 37/34, B 01 J 23/42, C 23 C 14/35
8. Решетников С. М., Гильмутдинов Ф. З., Писарева Т. А., Харанжевский Е. В. Способ нанесения
