В настоящее время остро стоит вопрос об охране окружающей среды. Решение экологических проблем — одна из основных задач для человечества. Нефтегазодобывающая промышленность, с одной стороны, является ведущей отраслью экономики России, а с другой — существенным источником загрязнения. Среди самых опасных ее отходов — сернисто-щелочные, они образуются при очистке нефти и продуктов ее переработки. Применяемые способы утилизации не гарантируют безопасность и не позволяют использовать отходы в больших объемах. Ученые ПНИПУ выяснили, как на их основе получать грунтоподобные материалы и использовать их в качестве зеленой кровли — конструкции, на верхнем слое которой высаживают газон, кустарники и деревья. Полученный состав покрытия легок в приготовлении, экологичен и имеет сниженный вес по сравнению с аналогами.
Исследование опубликовано в журнале «Природные и техногенные риски. Безопасность сооружений» №6, 2023 год. Исследование выполнено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
Нефтепродукты, попавшие в окружающую среду в результате аварийных ситуаций при добыче, транспортировке и хранении, становятся причиной многочисленных экологических проблем. На сегодняшний день существует несколько направлений утилизации сернисто-щелочных отходов: в целлюлозно-бумажной промышленности, в нефтегазодобывающей отрасли, при очистке сточных вод от ионов тяжелых металлов и др. Но эти области применения не гарантируют безопасное размещение отходов в окружающей среде и не позволяют применять отходы в больших объемах.
Один из возможных способов обезвреживания и последующего применения отходов нефтедобычи — получение на их основе грунтоподобных материалов. Ранее в Пермском Политехе разработали технологический регламент получения и применения искусственных грунтов (техногенных) на основе бурового шлама, песка и известковых добавок. Основной особенностью полученного материала является малый удельный вес и высокое водопоглощение по сравнению с природным грунтом. Его можно использовать, например, при устройстве насыпей автодорог на слабых водонасыщенных основаниях, а также для облегченных покрытий при разработке конструкций зеленых кровель.
Ученые Пермского Политеха разработали состав плодородного легкого покрытия для зеленой кровли на основе техногенного грунта, полученного при переработке сернисто-щелочных отходов. За счет низкой плотности материала решена задача снижения веса кровли до 30%, а также рационального использования полученного грунта.
Зеленые кровли — экологическое решение, так как растения очищают воздух, задерживая вредные частицы, и вырабатывают кислород. Помимо этого, они обладают еще рядом преимуществ: шумоизоляцией, повышенной теплоизоляцией, являются дополнительным местом для отдыха, защитой для гидроизоляции кровли от ультрафиолетовых излучений.
Основной минус таких кровель — большой собственный вес, который оказывает дополнительную нагрузку на конструкции здания. Это ведет к повышению материалоемкости, а, следовательно, и стоимости. Разработанный политехниками легкий вариант покрытия кровель решает эту проблему.
Ученые ПНИПУ в качестве эксперимента провели исследования грунта на плодородность при разных комбинациях минеральных и органических добавок, таких как торф, сапропель (многослойные отложения, скапливающиеся на дне пресных водоемов), почвосмесь с добавлением известковой муки.
— Мы провели опыты на шести составах грунта с различными пропорциями и выбрали наилучшие варианты составов, успешно прошедшие испытания на плодородность. Для них посчитали себестоимость материалов. В результате получили наиболее экономичный состав — 60% техногенного грунта, 40% почвосмеси. Себестоимость грунта для засева одного квадратного метра зеленой кровли толщиной 15 см составила 2 073 рублей, что примерно соответствует себестоимости стандартных. Указанный состав состоит всего из двух компонентов и является легким в приготовлении, — поделилась кандидат технических наук, доцент кафедры строительного производства и геотехники ПНИПУ Алла Гришина.
Техногенный грунт, полученный на основе сернисто-щелочных отходов нефтедобычи, может быть использован в качестве основы покрытий для устройства зеленых кровель. Такая технология решает задачу рациональной утилизации опасных отходов, а также сокращения нагрузок от собственного веса кровли на конструкции здания.