Билдинг из рециклинга

Использование отходов производства в качестве сырья для строительных материалов на сегодняшний день способно эффективно решить две актуальные проблемы: снизить темпы роста полигонов, свалок и негативного влияния на окружающую среду, а также уменьшить стоимость строительных материалов в условиях растущей урбанизации планеты.
В Удмуртии разработкой новых строительных материалов на основе отходов производства продолжает заниматься кафедра «Геотехника и строительные материалы» Ижевского государственного технического университета.

- Григорий Иванович, расскажите о работе кафедры в области создания строительных материалов с использованием отходов производства?- Как известно, все промышленные отходы, с точки зрения экологии, представляют собой серьезную экологическую проблему, так как их размещение на полигонах или несанкционированных свалках в конечном итоге негативно отражается на состоянии окружающей среды.
Аспиранты, магистранты и бакалавры кафедры «Геотехника и строительные материалы» под руководством профессорско-преподавательского состава пытаются найти разумное применение техногенным материалам за счет создания материалов на их основе, а также, используя отходы, ведут исследования в области улучшения свойств традиционных строительных материалов. Таким образом, обеспечивая нетрадиционное применение отходов производства, мы вносим свой небольшой вклад в улучшение экологии окружающей среды.
В своих разработках ученые кафедры используют такие техногенные материалы, как золошлак, отходы металлургической и химической промышленности, сельского хозяйства и т.д. Мы достигли определенных результатов в части создания новых и модификации известных материалов, установили их физико-технические свойства, включая экологические аспекты влияния на микроклимат в зданиях и сооружениях. Например, на кафедре был разработан полистиролбетон на основе синтетического ангидрида – отхода химического производства ОАО «Галоген», расположенного в г. Закамске Пермского края. В результате был получен теплоизоляционный материал, из состава которого исключен портландцемент, что, кстати, весьма актуально в период высокой стоимости на этот вид вяжущего. Свойства созданного полистиролбетона достаточно привлекательны для строителей – он обладает низкой теплопроводностью,  необходимой прочностью, не проявляет усадочных деформаций, равномерно заполняя изолируемое пространство за счет компонентов, которые дополнительно подвспучивают массу непосредственно после заливки.
Использование растительных отходов сельскохозяйственного производства, например, льняной костры, в качестве основного компонента в составе строительных материалов позволяет получать изделия, которые по своей прочности не уступают керамическому кирпичу, а по теплопроводности ниже его в 3 раза. Минерализация растительного волокна, используемого в качестве заполнителя и одновременно армирующей добавки, приводит к тому, что материал не поддается возгоранию при пожарах и гниению, поэтому возможно эффективное использование изделий в малоэтажном строительстве.
Разработки кафедры в этой сфере могут привести к внедрению в строительство эффективных по техническим характеристикам и при этом экологически чистых конструкционных и теплоизоляционных материалов.

- В качестве компонентов строительных материалов вы используете техногенные материалы. Безопасны ли ваши разработки с экологической точки зрения?
- Используя отходы производства при разработке строительных материалов, мы обязательно учитываем наличие соответствующих документов о классе опасности отходов – и применяем только те, которые экологически безопасны, или те, в процессе технологических переделов которых происходит нейтрализация  опасных веществ до уровня непредельно допустимых концентраций. Таким образом, получаемые материалы не оказывают негативного воздействия на здоровье человека.

- Какие разработки коллектива кафедры внедрены в производство? Что, на Ваш взгляд, мешает более широкому использованию в строительстве новых, в том числе разрабатываемых вами, материалов?
- В свое время в Удмуртии существовало производство прессованного магнезиального бруса, в улучшении технических свойств которого мы принимали непосредственное участие: отходы деревопереработки смешивались с магнезиальным вяжущим и прессовались. В результате получался материал, который по прочности и теплозащитным свойствам превосходил керамический кирпич, имел значительно меньшую стоимость, чем обычный деревянный брус, и при этом обладал биостойкостью и был не сгораем. Несмотря на уникальные характеристики изделий, в силу существенного удорожания применяемого вяжущего, производство прессованного бруса стало нерентабельным и было закрыто. В настоящее время аспирант нашей кафедры занимается разработкой альтернативного вяжущего на основе отходов производства. Возможно, при положительном результате проведенных исследований выпуск прессованного бруса в республике будет  возобновлен.
Конечно, оптимальный результат любого проведенного исследования - это его внедрение в производство. Мы пытаемся внедрять разработанные нами материалы, но все это тормозится отсутствием соответствующей разрешительной документации на применение. Получение же сертификата на использование требует денег, часто значительных для получения необходимых заключений. В результате разработки и изобретения не внедряются в производство, часто они не известны широкому кругу заинтересованных строителей. Но, так или иначе, в опытном порядке мы пытаемся применять материалы на строительных объектах Удмуртии: разработанным на кафедре лакокрасочным покрытием на основе цементно-силикатного состава, включающего отходы керамического производства,  окрашено одно из зданий Ижевска; теплоизоляционный материал на основе отходов пенополиэтилена, разработанный на кафедре, после разрешения Госстроя (в прошлом) УР в опытном порядке был апробирован на двух строительных объектах республики.
Вытеснение  или препятствие внедрению на рынке новых строительных материалов часто обусловлено чисто коммерческими причинами – производители, уже занявшие определенную нишу, просто не пускают на рынок конкурентов. В мировой практике известны  случаи, когда один производитель в недобросовестной конкуренции с другим распространяет дезинформацию (например, об опасности асбестсодержащих материалов для здоровья человека и т.д.), направленную на вытеснение конкурентной продукции с рынка.
Конечно, опасных для здоровья человека строительных материалов в настоящее время более чем достаточно, их производство и применение в строительстве в настоящее время принимает угрожающие масштабы. Особенно это касается повсеместно используемых в строительстве полимерных материалов – выделение токсичных веществ в процессе их эксплуатации  (таких как стирол, меламин, фенол и др.) способно причинять существенный вред здоровью человека и его долголетию. Происходит это потому, что на сегодняшний день ни одна технология не обеспечивает 100%-ную полимеризацию используемых мономеров, которая связала бы и предотвратила выделение токсинов. Надо также помнить, что в процессе эксплуатации многие полимеры способны к деструкции с выделением отмеченных выше веществ, явно токсичных для человека.
- Каковы перспективы использования экологически чистых материалов в эпоху растущего в мире спроса на жилье? И каковы шансы разработок кафедры занять свою нишу на рынке стройматериалов?
- Использование экологически чистых материалов на сегодняшний день затруднено из-за их высокой стоимости по сравнению с синтетическими аналогами, что отрицательно сказывается на рентабельности производства, себестоимости строительства в целом. Однако лет через 10-15, когда человечество наглядно столкнется с последствиями применения «грязных» и убедится, что применение экологически неблагополучных материалов опасно для здоровья, в ущерб многим экономическим выгодам придется вернуться к использованию экологически безопасных (натуральных или синтетических) материалов. Иначе мы идем к своей физической деградации и обречены в своем существовании.
Что касается востребованности разработок кафедры «Геотехника и строительные материалы» ИжГТУ, думаю, определенные шансы нам может дать экономический кризис: удорожание известных стройматериалов должно привлечь внимание производителей и потребителей к строительной продукции, еще не получившей широкого применения, но обладающей высокими техническими характеристиками и экологически безопасной.  

Кстати
Экологическая опасность строительных материалов

Растущая урбанизация планеты (по прогнозам ООН, к 2030 году городскими жителями станут более 60% населения Земли) и одновременное истощение природных ресурсов рождают все больший спрос на строительные материалы синтетического происхождения. Между тем пропорционально росту использования синтетических материалов в строительстве увеличивается и проблема их экологической опасности.
Основными характеристиками строительных материалов, негативно влияющими на здоровье человека и изменение экосистемы в целом, являются их токсичность, радиоактивность и биоповреждения. При этом, если говорить о применении синтетических материалов, то наибольшую опасность представляет токсичность полимеров,  которые начали использоваться в строительстве с 60-70-х годов 20 века и на сегодняшний день широко применяются в силу их невысокой стоимости и достаточных физико-технических показателей. Однако бесрассудное использование полимеров в строительстве, их последующая утилизация могут приводить к серьезным заболеваниям, вызванным как изменениями микроклимата в помещениях, так и изменениями окружающей среды, увеличением содержания в ней тяжелых металлов (часто широко используемых в качестве стабилизаторов долговечности) и других вредных веществ.
В учебном пособии Л.В. Передельского и О.Е. Приходченко «Строительная экология» (Ростов-на-Дону, 2003) отмечено, что при оценке экологической чистоты полимерных строительных материалов следует руководствоваться такими требованиями к ним, как:
- полимерные материалы не должны создавать в помещении стойкого специфического запаха,
- выделять в воздух летучие вещества в опасных для человека концентрациях,
- стимулировать развитие патогенной микрофлоры на своей поверхности,
- ухудшать микроклимат помещений,
- напряженность поля статического электричества на поверхности полимерных материалов не должна быть больше 150 В/см (при относительной влажности воздуха в помещении 60-70%).