Отпадъците от разрушените сгради се превръщат в нов бетон и се използват за направата на стабилни бетонни алтернативи, компоненти, спестяващи енергия и изолационен аерогел.
Екип от изследователи установи, че бетонът може да се представи също толкова добре, ако три четвърти от съдържанието му е рециклирано.
Бетонът е направен от гранулирани материали като пясък и натрошен камък – известни като инертни материали – свързани помежду си с циментова паста. Циментът има висок въглероден отпечатък поради химията в неговото производство и високите температури на обработка, докато инертните материали имат висок „ресурсен отпечатък“, тъй като идват от ограничени природни източници. С оглед на прогнозите за нарастване на глобалните темпове на строителство с 35% до 2030 г., изследователите търсят начини да намалят и двата отпечатъка чрез рециклиране или използване на други материали.
Екип, ръководен от италиански инженери, е усъвършенствал обработката на отпадъци от разрушени сгради и е тествал начини за използване на получените прахове и инертни материали за изработване на пресен бетон.
„Показахме, че е възможно да постигнем удивителни проценти на строителни отпадъци и отпадъци от разрушени сгради, вградени в нашите сглобяеми бетонни елементи“, казва д-р Анна Парабоски, строителен инженер в RINA, индустриална консултантска фирма и координатор на проекта VEEP.
Предишни изследвания на членове на консорциума – испанската компания за научноизследователска и развойна дейност Tecnalia и Университета в Делфт (Холандия) – показаха, че може да е възможно да се оптимизира потенциалът на стария бетон, като се използва за направата на нов – така че VEEP надгражда върху това в голям мащаб, добавя тя.
Докато строителните отпадъци и отпадъците от разрушени сгради се рециклират в инертни материали, които да се използват за пътни основи или като запълване след разкопки, голямо количество от 850 милиона тона годишно в цяла Европа, все още отива в депа.
Рециклирането на строителни отпадъци и отпадъци от съборени сгради се е увеличило в цяла Европа, като повечето страни са постигнали целта за 2020 г. от 70% на рециклиране. Мнозина обаче са направили това, като са увеличили използването му в пътни основи и насипи, докато други възможности, като използването му отново за бетон, остават неизползвани.
Най-често срещаните първи стъпки при рециклирането на отпадъците са да се смачкат и, ако е необходимо, да се прекара смачканият материал през магнитен сепаратор, за да се отстрани армиращата стомана.
Екипът на VEEP иска да отиде още по-далеч и да извлече само разрушения бетон на различни фракции. Те го сифонират през специално разработена от тях машина, която разкъсва водните връзки в бетона, създавайки чисти груби инертни материали, както и по-фини частици. След това последните се прекарват през втората им машина, където се нагряват, за да се отстрани влагата и да се изгорят замърсители като дърво и пластмаси. От този втори процес излизат два чисти потока – фин прах и фин агрегат.
Прахът може да замести до една десета от цимента в бетон, казва д-р Парабоски. Фините и груби инертни материали могат почти напълно да заменят пясъка и чакъла. По същество бетона се разбива и се сглобява отново.
Устойчивост
От решаващо значение е бетонът да се представя постоянно добре при тестове като здравина и издръжливост, а опасенията относно това ограничават процента на рециклирани вещества, които могат да бъдат използвани, като границите варират в различните държави. Екипът установи, че техният бетон, въпреки че съдържа 75% рециклирани материали, се представя добре механично и по други критерии като трайност и абсорбция на вода. С 5% от цимента, заменен с рециклиран бетонен прах, свойствата му всъщност са подобрени и изследователите се надяват да увеличат дела на 10%.
Материалът е използван за направата на структурни и неструктурни панели за използване при обновяване на сгради, което представлява повече от половината от строителната дейност в цяла Европа. Те също така са намерили изход за отпадъците, чрез френската компания Keey Airgel, която прави топлоизолация на аерогел от силициев диоксид. Компанията установи, че може да произведе изолацията си на около половината от цената, като извлича силициев диоксид от отпадъчния бетон, вместо да получава нов силициев диоксид.
След като вече доказаха концепцията, екипът има финансиране за друг проект, наречен ICEBERG, за по-нататъшно развитие на процеса, например ускоряване на втория етап от процеса – който в момента може да работи само с три тона на час в сравнение с 50 тона на час през първия – и за осигуряване на по-добро качество.
Френската компания Keey Airgel може да произведе своя аерогел за топлоизолация на около половината от сегашната му цена, като извлича силициев диоксид от отпадъчен бетон, вместо да използва нов силициев диоксид.
Мечта от векове е да има свят, в който можете да ограничите използването на необработени суровини, за сметка на бетонни останки от строителната верига, казва д-р Парабоски.
Целта на екипа е да изоставят напълно употребата на пресен бетон, замествайки го изцяло с рециклирани отпадъци от разрушени сгради в нови строителни материали. В този случай те са успели да направят фасадни панели, които предпазват сградите от екстремни температури, и таванни слънчеви панели за вътрешно отопление.
Групата, водена от учени от Италианския национален изследователски съвет, се насочи към геополимерния цимент, материал, разработен за първи път през 70-те години, който привлича отново интерес през 90-те години на миналия век поради нарастващите опасения относно енергийния отпечатък на често използвания портландски цимент.
Експериментиране
Учените, участващи в проекта InnoWEE, са експериментирали с различни комбинации от отпадъци от съборени сгради, установявайки, че могат да вграждат различни смеси от рециклиран бетон, хоросан и тухли в геополимера, за да създадат напълно функционални панели, както и циментови панели за приблизително същите разходи по производството.
Рециклираните отпадъци съставляват половината от теглото на панелите и те остават здрави, дори когато пропорциите на различните отпадъчни материали бъдат променени. „Това е плюс, тъй като при разрушенията на сгради човек не може да контролира точно пропорциите на бетон, тухли и т.н.“, казва д-р Адриана Бернарди, координатор на проекта.
По-специално техните слънчеви панели работят добре, според д-р Бернарди. Свързани със система от тънки тръбопроводи, които могат да провеждат топла или студена вода, таванните слънчеви панели се използват за отопление или охлаждане. Геополимерният материал е добър в провеждането на топлина, така че работи ефективно в това приложение.
„Основната идея на проекта не беше просто да се проучи алтернатива на цимента и алтернатива, използваща рециклирани инертни материали – но също така да се предложи нещо, което може да подобри енергийната ефективност на сградите“, казва изследователят д-р Матео Паница. „Това е кръгова икономика и зелена икономика, нека рециклираме, използвайки нещо, което е по-устойчиво от портландския цимент, и нека използваме продуктите, за да намалим енергийното потребление на сградите.“
Панелите, изработени от рециклиран бетон, могат да осигурят топлоизолация на сградите.
„Най-накрая реализирахме материал, който е конкурентен, но има всички зелени аспекти, които искахме да имаме“, казва д-р Бернарди.
Все пак има да се извърви някакъв път, преди подобна иновация да може да се използва масово за строеж на сгради. Проектът превърна геополимерът от материал, вграден с рециклирани отпадъци, който се получава в лабораторията – в такъв, който премина тестовете при експериментални сгради на терен.
Но геополимерите все още не са разрешени съгласно строителните разпоредби в някои страни, като Италия, поради липса на поддържащи стандарти.
Използването на рециклиран бетон като добавка в пресен бетон вече е разрешено в цяла Европа, но с различна степен на предпазливост, отразено в максимални проценти, които могат да варират от нула до 50% в зависимост от строителните разпоредби на отделните държави. Анализ на жизнения цикъл на Европейската академия за циментови изследвания, публикуван през 2015 г., установи, че въпросът дали да се използва натрошен бетон за пътни платна или да се преработи в нов бетон, зависи от фактори като транспортни разстояния, енергията, свързана с обработката на стария бетон, и колко естествен чакъл има наблизо.
И двата проекта са направили анализи на жизнения цикъл, които според тях показват, че техните продукти имат по-нисък въглероден отпечатък от традиционния бетон. Чрез обработка на отпадъците на място с помощта на преносими машини VEEP намалява транспортните разходи, съобщава още д-р Парабоски. Същевременно, допълва д-р Бернарди, „геополимерът се нуждае от много ниска енергия“.
Източник: horizon-magazine.eu
Превод: Радослав Тодоров
