На одном целлюлозно-бумажном производстве образуется около 50 тыс. тонн жидких отходов в день. Очистные сооружения не всегда справляются с такими объемами, и трудноразлагаемые отходы загрязняют водоемы, нарушая пищевые цепочки. Ученые Пермского Политеха разработали экологически чистую технологию, позволяющую использовать отходы целлюлозно-бумажного производства для повышения прочностных и теплоизоляционных свойства цемента.
Результаты исследования экологи опубликовали в журнале «Безопасность в техносфере» и в сборнике материалов мероприятия «NRES 2021: II Международный научно-практический форум по природным ресурсам, окружающей среде и устойчивому развитию».
— Целлюлозно-бумажная промышленность — одна из наиболее загрязняющих окружающую среду отраслей народного хозяйства. При производстве целлюлозы образуются лигносульфонаты, спрос на которые сейчас меньше, чем их количество. Непереработанные отходы долго разлагаются и способны нарушить кислородный баланс в водоемах, что приводит к уничтожению микроорганизмов и может отрицательно повлиять на пищевые цепочки. Поэтому мы предложили безотходную и экологически чистую промышленную технологию, которая позволит усовершенствовать стройматериалы, — рассказывает аспирантка кафедры «Охрана окружающей среды» Пермского Политеха Алена Жуланова.
Благодаря уникальным свойствам лигносульфонатов их используют в строительстве, в производстве пигментов, красителей и стабилизаторов эмульсий. Связующие свойства отходов применяют в литейной промышленности, а также в производстве кормов, микроэлементов, удобрений и пестицидов в сельском хозяйстве. В нефтяной и горнодобывающей отраслях их используют в качестве поверхностно-активных веществ.
По словам ученых, чтобы получить из жидких отходов целлюлозно-бумажной промышленности качественные стройматериалы, необходимо снизить их растворимость в воде. Экологи Пермского Политеха выяснили, что лигносульфонаты образуют нерастворимые соединения с компонентами глиноземистого цемента — в частности, с алюминатами кальция. Они позволяют сделать отходы нерастворимыми.
Чтобы определить наиболее оптимальный состав цемента, исследователи сравнили несколько образцов смеси с различным содержанием целлюлозных отходов. Материал для изучения ученые получили на одном из целлюлозно-бумажных предприятий Перми.
Экологи выяснили, что при повышении содержания отхода в смеси время затвердевания цемента увеличивалось. Оптимальное количество лигносульфонатов в цементной смеси составило 25 %, а наиболее эффективным составом стало соотношение 100 кг глиноземистого цемента, 150 кг песка и 20 кг лигносульфоната. Отходы позволили повысить прочность и теплоизоляционные свойства цемента. По словам ученых, с помощью технологии можно утилизировать отходы и получать композиционные строительные материалы.
