Производство кирпичей из мусора как бизнес
В последние годы крупные промышленные предприятия часто обвиняют во вреде наносимом экологии. Видимо поэтому сейчас все чаще стали появляться идеи бизнеса, в которых массовое производство совмещается с пользой для экологической обстановки на планете. Одной из таких бизнес идей можно назвать изготовление строительных материалов из отходов других производств, а попросту говоря из мусора.
Давайте рассмотрим один из уже существующих типов производства подобных стройматериалов – кирпичей и блоков из вторсырья.
Как можно использовать «мусор» для производства кирпичей?
Сразу хочется отметить, что все примеры производства кирпичей и блоков из отходов различных промышленных производств находятся на уровне стартапов. Но все это более чем перспективные проекты, каждый из которых может вырасти в высокодоходный бизнес.
И сразу же хочется рассмотреть то, почему у подобного бизнеса есть большие перспективы:
Дешевое сырье. То, что станет сырьем для изготовления вашей продукции, другими производителями рассматривается как отходы, от которых нужно избавляться, затрачивая на это собственные ресурсы. Предложите подобным бизнесменам или муниципальным организациям услуги по вывозу отходов, и вы обеспечите себя дешевым сырьем.
Возможность выиграть тендеры. Если для запуска бизнеса вам придется участвовать в тендерах, то на вашей стороне будет то, что своим производством вы улучшите экологическую обстановку в регионе, и обеспечите рынок доступными строительными материалами.
Широкая целевая аудитория. Производимые вами строительные материалы будут интересны для малоэтажного строительства, создания канализационных систем, возведения цехов и производственных помещений и т.д. Спрос будет обеспечен доступной ценой, которая ниже на 10-15% в сравнении с традиционными строительными материалами.
Перспективы открываются большие. А теперь рассмотрим, как их уже реализуют на практике.
Примеры производства кирпича из вторичных отходов:
Теперь рассмотрим несколько вариантов использования отходов для производства кирпича:
— Кирпич из котельной золы
Данная технология разработана в Массачусетском университете, показала себя успешной, и теперь внедряется на строительных работах в индийском городе Музаффарнагар. В качестве сырья используется зола из котельной (70%), к которой добавляется глина и известь. До этого котельную золу попросту закапывали в землю. А теперь из нее можно стоить комфортное жилье.
— Блоки из строительных отходов
Следующий пример относится к изготовлению стеновых блоков, а не кирпичей. Производство было организованно во Владивостоке, там был создан завод по производству стройматериалов из строительных и производственных отходов. Все эти отходы подаются в шредер, измельчаются, превращаются в однородную массу, после чего из них формируются блоки для строительства зданий.
— Кирпичи из бумаги
Последний пример еще находится на стадии разработки. Из отходов бумажного производства и глины, создается масса, из которой формируют кирпичи, далее обжигаемые в печи. Технология разработана в университете Хаэна, и согласно отчетам их исследователей из данного материала можно создавать надежные малоэтажные энергоэффективные дома. Правда, такие кирпичи имеют более низкую прочность, чем традиционные, что требует дополнительных решений в армировании стен будущего здания.
Бизнес идея производства кирпича из мусора, эта та отрасль, которая требует исследовательской смелости, технической смекалки и предпринимательского гения. Но если у вас получится реализовать подобный проект, то вы сможете занять главенствующее положение в только формирующемся рынке. А если вы предпочитаете полностью проработанное производство стройматериалов, то имеет смысл заняться изготовлением пенобетонных блоков и прочих традиционных стеновых материалов.
1Проведен анализ состояния проблемы утилизации боя керамического кирпича, образующегося в качестве отхода при замене кирпичной кладки в процессе проведения ремонтных работ. Выявлено отсутствие в мировой практике действенных способов массовой утилизации таких отходов. Представлены результаты исследования, определяющие новое направление утилизации боя керамического кирпича путем возвращения его в ресурсный цикл в качестве сырьевого материала для производства строительных композитов, уменьшая одновременно риск от загрязнения окружающей среды. Показано, что с точки зрения рационального природопользования вышедший из употребления керамический кирпич представляет собой недоиспользованное сырье строительного назначения, способное обеспечить керамическую промышленность высококачественным отощающим материалом, подобным шамоту. Обоснована целесообразность использования таких отходов в качестве механически активной составляющей сырьевой шихты для получения декоративных бетонов мелкоразмерных элементов дорожного мощения, улучшая их физико-механические показатели и цветовые характеристики.
бой керамического кирпича
строительные композиты
отощающая добавка
теплопроводность материала
1.Андрианов Н.Т., Балкевич В.Л., Беляков А.В. и др. Химическая технология керамики: Учебное пособие/ под ред. И.Я. Гузмана. – М.: ООО РИФ «Стройматериалы», 2011. – 496 с.
2.Довженко И.Г. Исследование влияния металлургических шлаков на сушильные свойства керамических масс для производства лицевого кирпича// Стекло и керамика. – 2013. – №12. – С. 24–27.
3.Рахманкулов Д.Л. Исторические аспекты производства и использования мелкоштучных бетонных стеновых и дорожных изделий// Башкирский химический журнал. – 2006. – Т. 13. – №2. – С. 77–83.
4.Семенов А.А. Состояние российского рынка керамических стеновых материалов// Строительные материалы. – 2014. – №8. – С. 9–12.
5.Столбоушкин А.Ю., Бердов Г.И., Столбоушкина О.В., Злобин В.И. Влияние температуры обжига на формирование структуры керамических стеновых материалов из тонкодисперсных отходов обогащения железных руд// Известия вузов. Строительство. – 2014. – №1. – С. 33–42.
6.Ткачев А.Г., Яценко Е.А., Смолий В.А. и др. Влияние углепромышленных отходов на формовочные, сушильные и обжиговые свойства керамической массы// Техника и технология силикатов. – 2013. – №2. – С. 17–21.
7.Экологические, теоретические и технологические принципы использования фосфорного шлака и золошлакового материала в производстве высокомарочного керамического кирпича: монография/ В.З. Абдрахимов, И.В. Ковков. – Самара: изд-во ООО «Центр Перспективного Развития», 2009. – 156 с.
8.Юшкевич М.О., Роговой М.И. Технология керамики: учеб. пособие. – М.: Изд-во литературы по строительству, 1969. – 350 с.
Строительные отходы, в том числе кирпичные, образующиеся в больших объемах при проведении ремонтных работ, до настоящего времени в основном вывозятся на свалки твердых бытовых отходов (ТБО). При этом не только значительно увеличиваются объемы свалок, но и безвозвратно теряется невозобновимое минеральное сырье, ресурсы которого ограничены. Отсутствие в мировой практике действенных способов массовой утилизации отходов строительной отрасли выдвинуло задачу изыскания новых подходов и технологий по их вовлечению в хозяйственный оборот.
Данная работа посвящена изучению свойств кирпичных отходов как техногенного минерального сырья строительного назначения. Актуальность решения такой задачи обусловлена, с одной стороны, экологическими проблемами снижения ресурсоемкости строительных материалов и изделий, с другой - вопросами социально-экономического развития региона. Известно, что минерально-сырьевая база исчерпывается с возрастающими темпами и является недостаточной для удовлетворения потребностей строительной отрасли в минеральных ресурсах, что определяет необходимость вовлечения в ресурсный цикл техногенных материалов. При этом большими возможностями для использования техногенного сырья обладает производство керамического кирпича . Вработах доказана возможность применения различных техногенных материалов при производстве керамического кирпича в качестве добавки, а в некоторых композициях в качестве основного сырья , замещая частично или полностью невозобновимые исчерпаемые ресурсы глинистых пород. Большой объем производства керамического кирпича позволяет утилизировать промышленные отходы в значительных количествах и широком диапазоне их состава с использованием традиционной технологии и аппаратурного оснащения. Кроме того, создание сырьевых композиций с применением техногенных материалов в качестве добавки является одним из путей расширения масштабов использования низкосортных глинистых пород, повышения технических свойств и понижения стоимости получаемого керамического кирпича.
С точки зрения рационального природопользования бой керамического кирпича представляет собой недоиспользованное сырье строительного назначения, способное обеспечить керамическую промышленность высококачественным отощающим материалом подобным шамоту. Известно , что шамот является одним из наиболее качественных отощителей глин. Шамот в отличие от других отощителей не снижает огнеупорность керамической массы, но является дорогим материалом, и поэтому его не применяют для изготовления дешевых керамических изделий, в частности керамического кирпича.
Целью проводимых исследований являлась оценка применимости вышедшего из употребления керамического кирпича для использования как компонента сырьевой шихты строительных композитов.
Материалы и методы исследования
В исследованиях использовали бой керамического кирпича, образующийся в качестве отхода при замене кирпичной кладки в процессе проведения ремонтных работ на предприятии теплоэнергетики. Исследуемый отход рассматривался как отощающая добавка в составе керамической массы для получения керамического черепка строительного назначения. Вкачестве основного сырья использовались глинистые породы местных месторождений. Сырье глинистое было испытано в соответствии с требованиями ГОСТ 9169-75 «Сырье глинистое для керамического кирпича» и нормативными методиками ГОСТ 21216-2014 «Сырье глинистое. Методы испытаний». По физико-механическим свойствам, определяемым числом пластичности и показателем огнеупорности, они относятся к среднепластичному и легкоплавкому глинистому сырью, а по гранулометрическому составу к низко- и среднедисперсным. По минеральному составу исследованные в эксперименте образцы глинистых пород относятся к полиминеральным, в основном монтмориллонитовым глинам. По химическому составу они соответствовали требованиям ГОСТ 32026-2012, ГОСТ 9169-75 и ОСТ 21-78-88 к сырью для керамической промышленности.
Экспериментальные исследования в работе включали разработку составов сырьевой шихты и изготовление образцов керамического черепка. Составы керамических масс разрабатывались с использованием методов строительного материаловедения и математического моделирования. Сырьевые материалы, смеси, образцы подготавливались по стандартной методике.
На стадии подготовки бой кирпича измельчался путем сухого помола в шаровой мельнице до тонкости помола с остатком на сите №008 не более 5мас. %. Отсеянный на сите №008 кирпичный порошок (насыпной плотностью ρн=1256кг/м3) в количестве 5-35мас. % смешивался с глиной до получения однородной массы. Сырьевая шихта затворялась водой до образования пластичного теста. Из подготовленной керамической массы методом пластического формования изготавливались лабораторные образцы-кубы размером 70×70×70мм. Изготовленные образцы выдерживались при температуре (20±5) °C в течение 24часов. Расформованные образцы досушивались в сушильном шкафу в течение 4ч при температуре (105±2) °С. Обжиг образцов проводился в муфельной печи SNOL6,7/1300. Режим обжига устанавливался с учетом компонентного состава сырьевой шихты. Максимальная температура обжига рассчитывалась по формуле
где - массовые доли в шихте оксидов кремния, алюминия, кальция, магния, железа, мас. %.
Для исследованных составов сырьевой шихты в выбранных интервалах варьирования массовой доли порошка кирпичного боя максимальная температура обжига определялась в пределах 900-950 °С.
Оценка качества изготовленных в лабораторных условиях образцов проводилась на соответствие нормативным требованиям ГОСТ 530-2012 «Кирпич и камень керамические. Общие технические условия» по показателям: водопоглощение, средняя плотность, объемная воздушная и огневая усадка (ГОСТ 7025-91 «Кирпич и камни керамические и силикатные. Методы определения водопоглощения, плотности и контроля морозостойкости»), механическая прочность при сжатии (ГОСТ 8462-85 «Материалы стеновые. Методы определения пределов прочности при сжатии и изгибе»), коэффициент теплопроводности (ГОСТ 7076-99 «Материалы и изделия строительные. Метод определения теплопроводности и термического сопротивления при стационарном тепловом режиме»), марка по средней прочности образцов. Образцы испытывались в лабораторных условиях.
Оставался открытым вопрос утилизации остатка на сите №008, представленного фракцией кирпичного порошка с примесью кладочного раствора на его поверхности. Внастоящей работе этот остаток был исследован в качестве механически активной составляющей сырьевой шихты для получения декоративных бетонов мелкоразмерных элементов дорожного мощения (тротуарных плит и элементов фигурного мощения). Основная задача проводимых исследований состояла в определении возможности использования такой фракции кирпичного порошка в составе сырьевой шихты для получения бетонов дорожных элементов с эксплуатационными свойствами, удовлетворяющими требования ГОСТ на соответствующие виды изделий, и улучшенными цветовыми характеристиками.
Мелкоразмерным элементам мощения на современном этапе развития строительных технологий уделяется большое внимание . Вотличие от сплошных асфальтовых покрытий применение сборных элементов сравнительно небольших размеров для устройства тротуаров, пешеходных дорожек и площадей считается более целесообразным ввиду их гибкости. При перепадах температур эти одежды подвержены меньшим деформациям, являются более ремонтопригодными и менее ресурсоемкими, не вызывают нарушения равновесия в системе атмосфера почва гидросфера, способствуют повышению санитарно-гигиенических условий городской среды. Характерной современной особенностью тротуарных плиток является возможность их изготовления с применением различных технологий и методов модификации структуры и свойств бетонов, обеспечивающих повышенную стойкость к воздействию агрессивной среды и механическим нагрузкам. Для придания архитектурной выразительности используются различные пигменты.
Составы сырьевых смесей разрабатывались расчетно-экспериментальным методом с использованием портландцемента, кварцевого песка с модулем крупности более 2,5 и добавки кирпичного порошка. Вкачестве пластифицирующей добавки был использован реламикс Т-2. Расход воды определялся из расчета водоцементного отношения в пределах 0,37-0,47. Компонентный состав сырьевой шихты изменялся в пределах, мас. %: 23 - портландцемент, 52-77 - кварцевый песок, 0-25 - порошок кирпичного боя.
В эксперименте использован метод объемного окрашивания бетона. Технология приготовления бетона предусматривала раздельность процесса. На первом этапе приготавливалась гомогенная смесь цемента с добавкой порошка кирпичного боя. Последующие операции приготовления раствора бетона и изготовления образцов осуществлялись в соответствии с требованиями ГОСТ. Для испытаний из подготовленной массы были изготовлены методом виброформования образцы-кубы размером ребра 70×70×70мм.
Оценка декоративных качеств бетонных фактур и цветоустойчивости проводилась визуальным способом в естественных условиях. Для оценки соответствия качества образцов бетонов нормативным требованиям ГОСТ 17608-91 «Плиты бетонные тротуарные. Технические условия» проводились испытания на прочность при сжатии (ГОСТ 10180-2012 «Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам») и определялись марка бетона (ГОСТ 26633-2012 «Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия»), водопоглощение (ГОСТ 12730.3-2012), средняя плотность (ГОСТ 12730,1-2012), морозостойкость (ГОСТ 10060.4). Предел прочности при сжатии определялся путем испытания образцов на гидравлическом прессе. Образцы испытывались в лабораторных условиях в возрасте 28суток. Испытание материала на водопоглощение проводилось путем насыщения стандартных образцов бетона водой. Морозостойкость материала определялась в соответствии с требованиями ГОСТ 10060.4 путем переменного замораживания и оттаивания стандартных образцов бетона в насыщенном водой состоянии.
Результаты исследования и их обсуждение
При исследовании зависимости между содержанием порошка кирпичного боя в составе сырьевой шихты и основными физико-механическими характеристиками образцов керамического черепка (водопоглощение, средняя плотность, объемная воздушная и огневая усадка, теплопроводность, предел прочности при сжатии) использовался метод линейной регрессии. Степень нелинейности рассматриваемых зависимостей устанавливалась определением значения коэффициента детерминации R2 при аппроксимации параметров уi (водопоглощение, средняя плотность, объемная усадка, теплопроводность, предел прочности при сжатии) линейной моделью
Модель строилась на основании результатов фактического эксперимента и аналитически описывает полученные в опытах зависимости (рисунок).
Высокое значение коэффициента R2 для зависимостей определяемых показателей от содержания в шихте порошка кирпичного боя обусловлено практически линейным характером.
Анализ экспериментальных данных, приведенных на рисунке, показывает, что увеличение доли кирпичного порошка в шихте приводит к некоторому повышению водопоглощения. Вто же время четко прослеживается динамика снижения значений общей усадки, средней плотности, коэффициента теплопроводности, прочности образцов при сжатии. Всоответствии с нормативными документами для разных видов изделий строительной керамики нормируется водопоглощение, которое не должно превышать 20мас. % и является качественной характеристикой процесса спекания. На графике водопоглощения (рисунок,а) данное значение является лимитирующим при оптимизации керамической шихты и позволяет определить с учетом полученных значений усадочных деформаций, средней плотности, коэффициента теплопроводности и прочности при сжатии рациональный диапазон изменения содержания кирпичного порошка в двухкомпонентной шихте на основе легкоплавкой глины при определенной температуре обжига. Полученные результаты свидетельствуют о возможности использовать кирпичные отходы в действующей технологии керамического кирпича марки М125, М150 с содержанием в двухкомпонентной шихте кирпичного порошка до 30мас. % при температуре обжига до 950 °С, что соответствует нормативным требованиям ГОСТ 530-2012 «Кирпич и камень керамические. Общие технические условия». Оптимальное содержание измельченного боя керамического кирпича 10-30мас. %. При увеличении более 30мас. % уменьшается прочность при сжатии ниже нормируемого и повышается водопоглощение образцов, а при уменьшении его содержания менее 10мас. % не наблюдается существенного снижения коэффициента теплопроводности. Изделия, изготовленные из легкоплавкой глины с добавкой в пределах изменения в составе керамической массы массовой доли порошка боя керамического кирпичного, имеют достаточную насыщенность цвета и чистоту цветового тона. Влияния эффекта взаимодействия компонентов сырьевой шихты на показатели определяемых физико-механических характеристик изготовленных в условиях эксперимента образцов керамического черепка не установлено.
Вид экспериментальных зависимостей показателей от содержания порошка кирпичного боя в составе сырьевой шихты: а - водопоглощение; б - средняя плотность; в - объемная усадка; г - теплопроводность; д - предел прочности при сжатии; е - экспериментальные данные; - данные расчета по модели в программе МS Excell
Образцы бетона изделий мелкоразмерных элементов мощения, изготовленные с добавкой кирпичного порошка в пределах до 20мас. %, по показателям марочной прочности на сжатие и средней плотности соответствовали требованиям ГОСТ 17608-91. Введение порошка кирпичного боя в сырьевую шихту в больших количествах вызывает снижение прочностных характеристик бетона и повышение водопоглощения. Морозостойкость изготовленных опытных партий образцов бетона в исследованном диапазоне компонентного состава относительно высокая и отвечает величине, регламентированной ГОСТ 17608-91. Изделия, изготовленные на основе сырьевой шихты с добавкой порошка кирпичного боя, имели достаточную насыщенность цвета и чистоту цветового тона.
Заключение
Результаты исследований показали, что утилизация вышедшего из употребления керамического кирпича в качестве отощающей добавки в составе керамической массы для получения керамического черепка строительного назначения и для частичной замены природного песка в производстве бетона мелкоразмерных элементов дорожного мощения является перспективным направлением его использования. Кроме того, создание сырьевых композиций с применением отходов в качестве добавки является одним из путей снижения стоимости получаемых изделий и предотвращения их размещения на объектах складирования, что принципиально для обеспечения рационального использования сырьевых ресурсов.
Полученные данные носят оценочный, предварительный характер, но они позволяют акцентировать внимание на существующей проблеме и необходимости проведения комплексного исследования, требующего своего дальнейшего теоретического изучения и углубления технологических проработок.
Библиографическая ссылка
Фоменко А.И., Грызлов В.С., Каптюшина А.Г. ОТХОДЫ КЕРАМИЧЕСКОГО КИРПИЧА КАК ЭФФЕКТИВНЫЙ КОМПОНЕНТ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОМПОЗИТОВ // Современные наукоемкие технологии. – 2016. – № 2-2. – С. 260-264;URL: http://top-technologies.ru/ru/article/view?id=35613 (дата обращения: 26.02.2020). Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
Куртка Levi"s из военного парашюта
Бренд Levi"s выпустил ветровку из парашютного материала. Классическая модель Tucker сделана по образцу куртки водителя грузовика, однако создана она из списанных военных парашютов, которые были раскроены и перешиты в ветровку цвета хаки.
Бренд Levi"s создал уже , использовав в производстве своей одежды более 10 000 000 PET бутылок. В 2012 году компания запустила линию Levi"s Wasteless, каждая вещь которой содержала минимум 20% переработанного материала, что соответствует примерно восьми пластиковым бутылкам.
Топливо из полиэтиленовых пакетов
Ученые Иллинойсского центра устойчивых технологий разработали методику, с помощью которой полиэтиленовые пакеты можно переработать в качественное топливо, газ и другие полезные углеводородные продукты. При этом на преобразования пластика тратится значительно меньше энергии, чем из него производится.
Полученный бензин может быть смешан с биотопливом, что в значительной степени улучшит его экологические показатели. Пакеты также могут быть сырьем для изготовления растворителей, воска и смазочных масел. Технология изготовления топлива, придуманная американскими учеными, подразумевает нагревание пакетов в безкислородной камере.
Канцелярская бумага из слоновьего навоза
В Таманском парке на острове Бали и в индонезийском сафари-парке производится бумага из навоза слонов. Полученная продукция экологически чистая и имеет все необходимые сертификаты качества.
Ежедневно в обоих парках накапливается до 2,5 тонн слоновьего навоза, часть которого идет на удобрение, а остальное - на производство бумаги. Слоны способны лишь частично переваривать траву, а потому их волокнистый навоз пригоден для переработки. В день каждая особь съедает порядка 180 кг зелени, а выдает - около 110 кг потенциального материала.
Декоративная плитка из электронно-лучевых трубок
С развитием высоких технологий экраны компьютеров и телевизоров с электронно-лучевыми трубками были заменены на плоские LCD-мониторы. При этом именно электронно-лучевые трубки являются одними из самых опасных и сложно перерабатываемых отходов в мире. В одних только Соединенных штатах Америки набралось около 390 миллионов килограмм ЭЛТ.
Американская компания Fireclay Tile, которая занимается изготовлением декоративной плитки из переработанных материалов, придумала использовать электронно-лучевые трубки в производстве своей продукции. Плитка получается невероятно прочной, долговечной и экологичной.
Скейтборд из рыболовных сетей
Американская скейтбордическая компания Bureo выпустит первую в мире доску для скейтборда из переработанных рыболовных сетей. На изготовление одного скейтборда уйдет около 30 квадратных метров старых сетей, собранных на побережье Чили.
По дизайну он похож на рыбу с «хвостом» и чешуйчатым узором. Колеса доски будут сделаны из материала, полностью пригодного к переработке. Он на 30% состоит из растительного масла.
Полотенца и памперсы из медуз
Израильская компания Cine’al создала из медузы натуральный материал гидромаш, который можно использовать в производстве детских памперсов, полотенец и пеленок. Медузы содержат в своем теле до 90% влаги, что делает их самыми водянистыми существами в мире. Их тело запасает жидкость в тканях, впитывая воду, как губка.
Создатели проекта подсчитали, что за год на одного ребенка приходится порядка 70 килограммов отходов от памперсов. В отличие от синтетических материалов, из которых они сделаны, гидромаш полностью экологичен. Он разлагается естественным путем в течение 30 дней. Компания Cine’al обещает, что их изобретение будет стоить недорого.
Кольцо из смога
Голландский дизайнер Даан Рузегэарде создал бижутерию из смога. Для этого он разработал специальную вакуумную систему, которая высасывает городскую сажу прямо из воздуха, и поместил собранные частицы в искусственные кристаллы для колец.
Созданные украшения призваны напомнить людям о загрязнении окружающей среды. Они наглядно показывают состав воздуха, которым мы дышим. Весь смог для колец был собран в Пекине, где проблема достигла критической отметки.
Экологичный цемент из унитазов
Из Бразилии, Испании и Англии научилась делать экологичный цемент из старых унитазов и других керамических отходов. Полученный раствор прочнее и долговечнее того цемента, который используется при строительстве сейчас.
Он изготавливается путем измельчения керамических отходов, которые превращаются в пыль и смешиваются с водой. Затем добавляется активатор - смесь из гидроксида и силиката натрия. Полученная масса наливается в форму и подвергается интенсивному нагреванию.
Туалетная бумага из бамбука
Американская компания Nimbus Eco разработала экологичную бумагу из бамбука и сахарного тростника. Она пригодна для производства туалетной бумаги, салфеток и одноразовых полотенец. Бамбук делает изделия прочными, а волокна сахарного тростника придают бумаге необходимую мягкость для кожи.
Согласно исследованиям, средний американец ежегодно использует более 23 рулонов туалетной бумаги. Если каждый житель США заменит хотя бы один рулон обычной туалетной бумаги на бумагу из бамбука, он поможет спасти около 470 тысяч деревьев в год.
Еще сто лет назад слово «кирпич» не вызывало разнообразных определений. Кирпичом называли, выражаясь по-современному, изделие из обожженной глины. Эти и есть старый и добрый строительный материал, по сию пору считающийся самым надежным и «благородным». В XX веке значения этого слова существенно расширилось, ибо стали появляться самые разные кирпичи. Например, белый силикатный кирпич на основе кварцевого песка и извести. В советское время такой материал использовался весьма широко. Он не требовал высоких температур для производства, а стало быть, был дешевле. Правда, потребитель воспринимал его как некий «эрзац», некую «плебейскую» замену нормальному керамическому кирпичу. И это несмотря на то, что в малоэтажном строительстве новый материал зарекомендовал себя неплохо. Был он достаточно прочным и надежным. Но, к сожалению, «не дружил» с огнем и водой.
Развитие современных технологий постепенно привело к тому, что разные виды кирпичей стали появляться как из рога изобилия. В принципе, «кирпичом» стали называть любое изделие прямоугольной формы, которое можно было поднять одной рукой.
Некоторые умельцы умудряются делать «кирпичи» из песка и цемента – без всякого автоклавной обработки. Используют для этого специальные пресс-формы. Раз – и готово! Для индивидуального строительства этот метод не так уж плох. Можно у себя во дворе организовать такое вот мини-производство и наделать подобных «кирпичей» в одиночку. Потом в одиночку выложить стену. Загляденье просто!
Но все же, как мы понимаем, нормальный материал должен производиться на предприятиях, а не кустарным способом. А здесь уже важны вопросы экономии. Керамический кирпич – при всех его достоинствах – все же является материалом затратным. О массовом применении в наши дни речи уже не идет, как бы к нему ни относился потребитель. Лет пять назад в нашей области делались расчеты, которые показали, что себестоимость кирпичного дома будет находиться на уровне 40 тыс. рублей за квадратный метр. То есть никакой «эконом-класс» из кирпича невозможен. Конечно, есть разнообразные комбинированные варианты, с применением утеплителей: «слоистая» кладка, «колодцевая» кладка. Но, как мы понимаем, это уже совсем не то. «Благородство» здесь уже мнимое, для видимости. А надежность таких конструкций вообще вызывает большие сомнения.
Некоторые производители, идя навстречу потребительским запросам, специализируются на выпуске поризованного и пустотного кирпича, не требующего дополнительного утепления. Но к такому материалу есть претензии даже у строителей. Прочность его меньше, да вдобавок появляется уязвимость для влаги.
С точки зрения строительства главное достоинство кирпича именно в надежности такой конструкции и относительной легкости монтажа, не требующего применения каких-то сложных приспособлений. Ведь технология возведения кирпичной кладки практические не менялась тысячелетиями, еще со времен царя Навуходоносора. Тем он обычно и привлекателен для индивидуальных застройщиков, что, освоив некоторые навыки укладки кирпича на раствор, можно самостоятельно выложить стену.
В нашей стране, где полно «рукастых» мужиков, граждане на своих участках вволю бы возводили себе дома и иные постройки, если бы под рукой было полно этого материала – надежного и, главное, недорогого. Однако здесь одно с другим – надежность и дешевизна – никак не срастаются.
Хороший керамический кирпич для среднестатистического россиянина в любом случае дорог. Хотелось бы иной раз чего-нибудь сварганить, да дорого. Приходится искать дешевую замену. А дешевая замена, как мы понимаем, не отличается надежностью.
Однако прогресс не стоит на месте. Во многих странах сейчас обращают внимание на отходы промышленных и энергетических предприятий как на источник сырья для производства недорогих материалов. Например, в США примерно восемь лет назад разработали технологию производства так называемого «зеленого» кирпича из золы и пепла. По своим свойствам он нисколько не уступает керамическому кирпичу – так же прочен и надежен, без проблем выносит и жару, и холод. Но при этом – в несколько раз дешевле. Кроме того, массовое производство «зеленого» кирпича позволяет с пользой для дела утилизировать производственные отходы, коих в этой стране ежегодно накапливается по 50 миллионов тонн.
Ничего нового здесь, конечно же, нет. Просто эпоха диктует свои условия. Производители обычно проявляют консервативность в таких вопросах. Использование вторсырья воспринимается как что-то второстепенное и «нечистое». Копаться в отходах, вроде как, - не «барское дело». То есть проблема эта, прежде всего, не технологическая, а психологическая. Обычно отходы использовались как добавки для дорожного строительства. Теперь же ставится вопрос о том, чтобы производить на их основе конкретные изделия. И надо полагать, время работает на этот подход. Ведь для массового выпуска «зеленого» кирпича не нужно рыть карьеры. Наоборот, такое производство позволяет очищать природу от хлама.
В нашей стране просматривается та же тенденция. Золы и шлаки еще в советские времена применялись в дорожном строительстве. А такие материалы, как шлакоблоки и шлакобетон – очень даже хорошо известны нашим потребителям. Правда, их производство по сию пору носить полукустарный характер.
«Серьезный» производитель работает, как и раньше, с тем материалом, что извлекается в карьерах. Но в любом случае время свое возьмет. В Омске, например, уже приступили к выпуску «зеленого» кирпича из зол и шлаков ТЭЦ. Очень показательный прецедент.
Для закрепления данной тенденции необходимо, чтобы по этому вопросу свое веское слово сказала наука. Надо отметить, что в Институте химии твердого тела и механохимии СО РАН давно уже, так сказать, присматриваются к промышленным отходам. Например, завалы металлургических предприятий Кузбасса специалистами Института вообще рассматриваются как «Клондайк» для нашей стройиндустрии. В частности, из металлургического боя с применением силикатного вяжущего были получены образцы огнеупорного кирпича плотностью 2 Г/СМ3 и линейными размерами: 380Х130Х120. По словам ведущего специалиста Института Владимира Полубоярова, промышленные отходы вполне пригодны для производства недорогого кирпича и даже декоративной плитки («искусственного гранита»).
Полученный кирпич по прочности ничуть не уступает керамическому кирпичу и точно так же надежен в эксплуатации. При этом он, конечно же, будет дешевле. Экономия достигается главным образом за счет того, что при производстве такого кирпича не требуется высоких температур. Достаточно 300 градусов Цельсия, чтобы получить изделие с приемлемыми характеристиками по прочности. В то время как для обжига керамического кирпича необходимо «обеспечить» не менее 900 градусов Цельсия. Отметим, что в наше время энергозатраты – одна из основных статей производственных расходов. И эти расходы, безусловно, будут только расти. В этом плане традиционный керамический кирпич нужно воспринимать как «пережиток прошлого». И судьба многочисленных кирпичных предприятий, по большому счету, предрешена – по мере роста цен на энергоносители им ничего хорошего не светит. А новое, более прогрессивное, в любом случае пробьет себе дорогу. По мнению Владимира Полубоярова, если бы предложенная Институтом технология нашла широкое применение, мы бы получили «копеечный» строительный материал, ничуть не уступающий «благородному» кирпичу.
Понятно, что инвесторы, вложившие огромные деньги в кирпичное производство (а в НСО действует уже не менее 15 кирпичных заводов), были бы совсем не рады такой конкуренции. В то же время мы не думаем, что российский потребитель настолько избалован, что воспринял бы «зеленый» кирпич (будем применять этот термин) со скепсисом и недоверием. Уж если в провинции граждане строят себе дома и гаражи из некондиции (так оно дешевле), то добротный недорогой материал был бы воспринят положительно. Здесь нет никаких сомнений. Ученые готовы внести свой вклад в этот процесс. Дело стало за производителями. Технически ничто не мешает устраивать автоматизированные линии и на производстве, которое работает с
В России скопилось более 80 млрд т твердых отходов.
Отходы - это деньги, а не проблема
Мы привыкли жить, бездумно считая, что воздух всегда будет чистым, а воду в кране всегда можно будет пить без вреда для здоровья. Мы выносим мусор в контейнеры или просто бросаем на тротуарах (а иногда - и на газонах), наивно полагая, что весь этот пластик, стекло, бумага, металлы, тряпье - все это куда-то исчезнет само собой.
Действительно, многие бытовые отходы - древесина, текстиль, трава, листья - утилизируются микроорганизмами. Однако человек в процессе своего развития создал множество синтетических химических веществ, не встречающихся в природе и, следовательно, не способных подвергаться естественному разложению. Пластик, например, в настоящий момент составляет до 8 % веса и 30 % объема упаковочных материалов. При этом абсолютное количество пластиковых отходов в развитых странах удваивается каждые десять лет. Помимо пластика каждый год в мире синтезируются более 10 тыс. новых химических веществ и большинство из них, после того как станут не нужны, способны многие годы оказывать неблагоприятное воздействие на природу. К сожалению, производители, создав новую продукцию, не несут ответственности за то, что с ней станет, после того как она отслужит свой срок (В. Былинский. Мусорная катастрофа / Мир новостей. - Январь, 2005. № 2 (576)).
Если говорить о России в целом, то каждый год на территории страны образуется около 7 млрд т всех видов отходов. Только твердых бытовых отходов к настоящему времени накоплено уже около 80 млрд т. А по оценкам специалистов, через 2,5 г. объем образующегося в крупных городах мусора может увеличиться вдвое.
Из общей мусорной массы ежегодно в стране закапывается около 9 млн т макулатуры, 1,5 млн т черных и цветных металлов, 2 млн т полимерных материалов, 10 млн т пищевых отходов, 0,5 млн т стекла... Иными словами, уничтожаются отходы, являющиеся потенциальным вторичным сырьем (бумага, стекло, металл, полимеры, текстиль и др.) В этом смысле мусорную кучу можно и нужно рассматривать как своеобразное «золотое дно», ведь отходы - ресурс уникальный по своему многокомпонентному составу, по непрерывности и стабильности воспроизводства. Собственники данного ресурса (мегаполисы, города с небольшой численностью населения, поселки городского типа и др.) вправе распорядиться им по своему усмотрению: либо, по возможности, извлекать прибыль, либо нести убытки от неумелого управления.
А использовать этот ресурс можно по-разному. К примеру, рачительные японцы, не только перерабатывают до 80 % образующихся отходов, но и остающимся после переработки «хвостам» (неутилизируемой части отходов) тоже находят полезное применение. Чтобы отвоевать у океана так необходимые ей участки суши, в Японии используют утрамбованный мусор для строительства дамб. Так, Одайба - фактически «мусорный» остров. Вторым (менее известным, но не менее красивым) из «мусорных» островов является Тэннозу. Кстати, если Одайба известен в Японии как место романтически свиданий, то Тэннозу - место жительства богатой столичной публики.
Фото 1. «Мусорные» острова Японии.
В России на фоне неразвитого в целом системного регулирования отходов московская система управления отходами на сегодняшний день, пожалуй, одна из лучших. Трудно назвать какую-либо известную в мире технологию работы с ТБО, которую не применяли бы в том или ином виде в столице. Но особенно радует то, что сегодня городское правительство уверенно держит курс на системную промышленную переработку коммунальных отходов.
Однако определилась тенденция вынужденного резкого снижения ресурса полигонного захоронения отходов. В связи с этим особую актуальность получают технологии, в результате которых появляется возможность существенно снизить нагрузку на полигоны, и более того - сделать их экологически безопасными. Решить эту проблему позволяют и современные технические решения.
Технологические принципы управления отходами
Все применяемые современные комплексные системы управления коммунальными отходами традиционно состоят из следующих основных блоков, осуществляющих следующие основные функции:
- сбор отходов (в основном - контейнерные площадки);
- транспортирование отходов до мест сортировки (традиционные мусоровозы);
- сортировка с выделением полезных фракций (вторичных материальных ресурсов) и последующим направлением их на промышленную переработку;
- обезвреживание бесполезных остатков («хвостов») и захоронение их на полигонах или сжигание на мусоросжигательных заводах с последующим захоронением шлаков и золы.
В соответствии с осуществляемой, к примеру, в Москве концепцией обращения с отходами сжиганию в принципе подлежит только лишь то, что нельзя (или в настоящее время невыгодно) перерабатывать. Закапывать же на полигонах следует только то, что нельзя сжечь.
Предлагаемая комплексная система управления коммунальными отходами (см. ТБО № 9, 10, 2007 г., № 1, 2008 г.) предполагает использование инвестиционно привлекательных технологических и организационных решений. При этом использование эффективных технологий позволяет реально организовать селективный сбор бытового мусора, адаптированный к российским условиям. Выборка вторресурсов достигает 50 % от объема всех ТБО, вырабатываемых на обслуживаемой территории, в разы снижается объем «хвостов», вывозимых для захоронения.
Использование принципа сортировки отходов в непосредственной близости к источнику их образования также дает возможность получать и направлять в том числе на сжигание отходы с заданным морфологическим составом. Это позволит оптимизировать работу мусоросжигательных заводов.
Дополнительный эффект может дать использование новой технологии переработки остающихся «хвостов» в экологически безопасные (например, строительные) материалы. Подобная технология и технические средства для ее реализации разработаны фирмой City Waste Technology (Германия) и используются в городе Манила (Филиппины).
Для реализации этого процесса в традиционной схеме мусоросортировочного завода вместо конечного участка прессования «хвостов» для захоронения на полигонах должны быть использованы три новых блока. Эти блоки обеспечивают их механическую обработку (измельчение), химическую обработку и производство конечной продукции.
В блоке механической обработки происходит предварительное и вторичное измельчение «хвостов» ТБО, КГМ и строительных отходов.
При обеспечении такого технологического процесса на мусоросортировочном заводе производительностью, например, 100 т в день, предварительное измельчение отходов происходит с помощью низкооборотного шредера со скоростью вращения 23 об/мин при пропускной способности около 12,5 т/ч. На выходе получаются материалы размером около 250 мм. Последующее вторичное измельчение позволяет получать фракции размером 15-20 мм. Для этого используется высокооборотный шредер со скоростью вращения 240 об/мин. при пропускной способности около 6,5 т/ч. Измельчение строительных отходов осуществляется дробилкой производительностью 100-350 т/ч. Мелкая органическая фракция отделяется с помощью барабанного сита (пропускная способность около 6,5 т/ч).
Фото 2. Обработка измельченных отходов в реакторе
Химическая обработка полученного материала позволяет осуществлять его обезвреживание, дезинфекцию (уничтожение бактерий, грибков и т.п.), нейтрализацию и иммобилизацию тяжелых металлов. Сам процесс происходит в специальном реакторе шагового типа (емкость - 3 000 л/шаг) с использованием планетарной мешалки вихревого типа. В реакторе измельченный обрабатываемый материал смешивается со специальными химическими ингредиентами, в результате чего происходит его химическая обработка. В реактор химические ингредиенты поступают из компактной установки, в которой осуществляется смешивание, хранение и дозирование реактивов.
Фото 3. Обезвреженные «хвосты» ТБО - заполнитель для бетонов
Полностью обезвреженный таким образом материал уже в качестве сырья для производства стройматериалов попадает в блок производства продукции, где смешивается с цементом и различными инертными добавками. В качестве основных узлов блока могут быть использованы загрузочная единица с ковшовым подъемником, радиальный и планетарный смесители. После формовки получаются строительные материалы.
Фото 4. Процесс производства «мусоробетона»
Такая технология позволяет из 1 000 т отходов получить до 800 т стройматериалов, ассортимент которых может включать в себя до 200 наименований (строительные блоки, панели, дорожная плитка, кирпичи, бетонные трубы, черепица и т.п.).
Вид и качество бетонных изделий зависят от:
- морфологического состава отходов (в данном случае - «хвостов»);
- вида и количества инертных добавок (песок, гравий, утилизированные строительные материалы);
- вида цемента, его количества и качества;
- цементных добавок (пластификаторы, ускорители, затвердители);
- используемой производственной техники, машин и оборудования.
Фото 5. Стройматериалы, полученные в результате переработки ТБО
В настоящее время в Москве получены и прошли испытания первые образцы стройматериалов, изготовленных по изложенной выше технологии. Разработаны и разрабатываются технические условия на ТБО-заполнители и конкретные виды изделий с их использованием, а также технологические регламенты изготовления стройматериалов и изделий с применением ТБО-заполнителей.
Федеральной службой по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека выданы положительные санитарно-эпидемиологические заключения (№ 77.01.03.571.П.016782.04.06 от 3 апреля 2006 г. и № 77.01.03.574.П.016764.04.06 от 3 апреля 2006 г.) на соответствие государственным санитарно-эпидемиологическим правилам и нормативам следующей проектной документации и продукции:
- ТУ 5712-072-00369171-06 «Заполнители из твердых бытовых отходов для бетонов»;
- ТУ 5742-073-00369171-06 «Бетон на заполнителе из твердых бытовых отходов»;
- заполнители из твердых бытовых отходов для бетонов, изготовленных по ТУ 5712-072-00369171-06;
- бетон на заполнителе из твердых бытовых отходов, изготовленного по ТУ 5742-073-00369171-06.
Фото 6. Бетон российского производства с заполнителями из ТБО.
В результате внедрения всего рассматриваемого технологического комплекса обеспечивается практически 100-процентная переработка потока всех отходов, образующихся на обслуживаемой территории, во вторичное сырье и строительные материалы - экологически безопасные ликвидные товары.
Полученные материалы пригодны не только для строительных работ, но и для рекультивации старых полигонов. Сокращается выделение фильтрата, попадающего в сточные воды, эмиссия парниковых газов. При вывозе полученных бетонных блоков (с максимальным использованием бытовых отходов в качестве наполнителей) на новые полигоны выделение свалочного газа вообще сводится к нулю. Соответственно использование в строительстве всех переработанных «хвостов» площадь полигонов вообще может быть сведена к нулю, что приведет к существенному оздоровлению экологической обстановки в нашей стране.
Проект характеризуется финансовой эффективностью и относительно низким (по сравнению с другими технологиями переработки отходов) уровнем требуемых инвестиций.