Кальцинированную соду применяют в моющих средствах, стекольной и химической отраслях, используют в процессе варки древесной массы и отбеливания бумаги, для обработки тканей и в других промышленных целях. Ее производство сопровождается образованием большого количества побочных продуктов, называемых шламами. Их складирование на открытых полигонах приводит к выделению пыли в воздух, загрязнению подземных вод и другим экологическим проблемам. Снизить негативный эффект позволяет правильная утилизация отходов, но на данный момент они просто складируются в накопителях. Поэтому один из наиболее эффективных способов — реализовать шламы как вторичное сырье для производства строительных материалов, в том числе бетона и кирпича. Ученые Пермского Политеха рассчитали, что такой метод снижает экологический вред в 2 раза.
Статья опубликована в журнале «Экология промышленного производства», № 1, 2024 год
Шламы — это сильно измельченные промышленные отходы. Они складируются в специальных шламонакопителях, которые занимают большие площади. В случае с содой их даже называют «белыми морями». При мощности производства кальцинированной соды, равной 628 тыс. тонн в год, объем образующихся шламов составляет более 1 млн тонн.
Такие соединения загрязняют подземные и поверхностные воды, ухудшают состояние почвы и воздуха в близлежащих районах. Поэтому ведется активный поиск эффективных способов их переработки. Одним из таких считается использование в составе строительных материалов, например, кирпича или бетона. При выборе варианта утилизации отходов важно оценить жизненный цикл производства и определить, будет ли он более безопасным для окружающей среды.
Ученые Пермского Политеха выяснили, какой экологический след оставляет изготовление кирпича и бетона с добавлением шламов содового производства. Политехники проанализировали возможные сценарии: размещение шламов в окружающей среде, производство кирпича и бетона традиционным способом с использованием природных ресурсов и применение в качестве вторсырья для этих продуктов отходов содового производства.
Расчеты проводились в специальной программе для оценки жизненного цикла продукции. Данные об экологическом следе брались из базы данных Европейской комиссии Environmental Footprints. Учитывали все необходимые материальные и энергетические ресурсы на каждом технологическом этапе, а также транспортную удаленность производств от источников сырья.
Для оценки экологического следа политехники учитывали различные критерии, среди которых изменение климата, разрушение озонового слоя, токсичность для экосистем и человека, а также использование в производстве исчерпаемых минеральных и ископаемых ресурсов, земли и воды.
Исследования показали, что наибольший вред окружающей среде и здоровью человека наносит размещение отходов без утилизации. Их переработка во вторичное сырье и применение в изготовлении кирпича позволяет сократить экологический след почти в 20 раз.
Традиционное производство наносит ущерб по критериям использования природных ресурсов и изменения климата. В этом сценарии одним из ключевых компонентов стройматериалов является известь, которая становится связующим веществом для обеспечения прочности и твердости.
— Известь добывается из горных пород — известняка и мела. Для ее получения нужно потратить много не только экономических, но и природных ресурсов, а истощение ископаемых запасов — также одна их актуальных проблем современной экологии. Процесс добычи известняка увеличивает экологический след производства кирпича в 2 раза, бетона — в 1,5. Замена на шламы сокращает потребление ископаемых ресурсов до 2 раз, а сопутствующее изменение климата — до 5, — рассказывает Елена Калинина, доцент кафедры «Охрана окружающей среды» ПНИПУ, кандидат технических наук.
Ученые Пермского Политеха подтвердили высокую эффективность использования шламов содового производства в качестве вторсырья для производства кирпича и бетона. Это позволяет сократить негативное воздействие на окружающую среду в среднем на 1,5-2 раза, что существенно снижает экологический след.