В НГУ создали новый экологичный строительный материал
Команда исследователей из НГУ создала новый экологичный строительный материал, который в перспективе может заменить традиционный цемент. Уже готовы первые опытные образцы, в планах — запустить промышленное производство нового материала. Проект под руководством аспиранта Геолого-геофизического факультета (ГГФ) НГУ Степана Денисова «Разработка однокомпонентного вяжущего материала на основе промышленного отхода золошлаков» стал победителем федерального конкурса «Студенческий стартап», объем предоставляемой поддержки на ближайший год составит 1 млн рублей.
Уникальность проекта состоит в том, что новый строительный материал полностью изготавливается из промышленных отходов, а именно золошлаков — это то, что образуется при сжигании твёрдого топлива (угля, торфа, сланцев) на тепловых электростанциях, котельных и других промышленных установках. Таким образом, отходы, которые годами копились на свалках и загрязняли окружающую среду, превращаются в полезный и качественный продукт для строительства.
— Идея проекта родилась на стыке двух больших проблем. Во-первых, это проблема отходов: в России только золошлаковых отходов накоплено около 2 миллиардов тонн, и каждый год их становится на 60 миллионов тонн больше. При этом перерабатывается лишь малая часть — около 15%. Эти отвалы занимают огромные территории. Во-вторых, это проблема экологии цементной промышленности: производство обычного цемента — это очень энергозатратный процесс, на который приходится около 8% всех мировых выбросов CO₂. Наш проект позволяет сразу решать две задачи: перерабатывать отходы и одновременно создавать «зеленую» альтернативу цементу, сокращая углеродный след, — рассказал Степан Денисов.
Работа над проектом началась более года назад и ведется на базе Климатического центра НГУ. Научным руководителем, который отвечает за общее направление разработки и который также вошел в команду стартапа, является Георгий Лазаренко, к.ф.-м.н., директор Климатического центра НГУ. Кроме того, в команде стартапа — магистрант ГГФ Матвей Трутнев, аспирант ГГФ Дмитрий Горяйнов и к.т.н. Яков Ермолов.
На текущий момент разработана лабораторная технология и получены первые опытные образцы материала. Суть технологии заключается в следующем: золошлаки, раздробленные в порошок, смешиваются со специальными активаторами. Далее при смешивании с водой между ними запускается химическая реакция — геополимеризация. В результате получается прочный камень, по свойствам аналогичный цементному, но имеющий свое преимущество.
Уже проведены предварительные испытания образцов, результаты которых показали, что по таким показателям, как прочность, водопоглощение, новый материал полностью соответствует заявленным требованиям.
— По прочности (50 МПа) он не уступает высокомарочным цементам М500, а по морозостойкости может достигать 300 циклов. Кроме того, продукт имеет низкое водопоглощение (менее 5%), в то время как у большинства конкурентов этот показатель колеблется от 5% до 18%. Наряду с этим, он предлагает гибкость в времени схватывания — от 5 минут до 7 часов, покрывая потребности как в быстром ремонте, так и в стандартном строительстве. При этом его себестоимость является одной из самых низких на рынке, конкурируя с обычными портландцементами М300-М400, но предлагая при этом качество и свойства, характерные для значительно более дорогих специализированных материалов, — добавил Степан Денисов.
Аналоги данного материала, представленные на рынке, — это так называемые геополимерные вяжущие материалы, которые производят как в России, так и за рубежом. Однако ключевыми преимуществом материала, разработанного в НГУ, является цена и экологичность, достигаемая за счет использования 100% золы в качестве сырья и полной утилизации отходов.
Разработка найдет применение в разных сферах строительства — везде, где используется цемент, — для стяжки полов, кладки кирпича, штукатурки, изготовления строительных блоков и т.д. Потенциальными потребителями являются как крупные промышленные предприятия, которые решают задачу утилизации отходов, так и строительные компании и частные лица, которые ищут более доступный по цене и экологичный материал.
Средства, которые получит команда в рамках конкурса «Студенческий стартап», будут направлены на проведение дальнейших, более углубленных испытаний образцов по всем строительным стандартам (морозостойкость, коррозионная стойкость и др.), закупку необходимых реактивов и материалов, патентование разработки и изготовление первой партии прототипов в товарной упаковке (мешках по 5, 10 и 25 кг). В перспективе рассматривается возможность запустить промышленное производство строительной смеси и перерабатывать до 100 000 тонн золошлаков в год.
В цифровой среде
По мнению экспертов, цифровизация уже не просто тренд, а неотъемлемая часть современного подхода к эксплуатации и управлению насосным оборудованием.
Цифровые технологии глубоко проникли в различные сферы промышленности. В том числе такие решения активно интегрируются в производство и эксплуатацию насосного оборудования в системах водоснабжения и теплопотребления. Цифровизация позволяет повысить долю автоматизации рабочих процессов, обеспечить стабильную работу оборудования.
Современный тренд
По мнению руководителя направления «КИПиА» ООО СИЭНПИ РУС Дениса Шустина, интеграция цифровых технологий в сферу насосных систем в последние годы претерпевает значительные изменения. И сегодня цифровизация — это уже не просто тренд, а неотъемлемая часть современного подхода к эксплуатации и управлению насосным оборудованием. На текущий момент наиболее широкое распространение получили SCADA-системы (системы диспетчерского контроля и сбора данных). На большинстве объектов, где установлены насосы мощностью более 200 кВт, использование данных систем уже является стандартом. «Также мы наблюдаем стремительный рост использования облачных серверов для удаленного мониторинга и управления насосными станциями повышения давления, особенно в коммунальном секторе. Это достаточно экономичное решение, позволяющее клиентам организовать удаленный доступ к данным через модем и личный кабинет на облачном сервере, что обеспечивает оперативный доступ к информации, позволяет в режиме реального времени контролировать параметры и быстро реагировать на внештатные ситуации. В своей работе мы активно используем практически все современные цифровые технологии, включая SCADA-системы и облачные решения для удаленного мониторинга и управления. Это позволяет нам предлагать самые современные и эффективные решения для обеспечения оптимальной работы насосных систем».
Что касается более сложных технологий, продолжает Денис Шустин, таких как предиктивное обслуживание (аналитика и прогнозирование неисправностей), интеграция с IoT (интернет вещей) и цифровые двойники, то они, на первый взгляд, внедряются относительно единично, но при этом мы видим растущий интерес к ним. «Эти решения открывают перспективы для значительного повышения эффективности, снижения затрат на обслуживание и увеличения срока службы оборудования. Предиктивное обслуживание, например, позволяет прогнозировать сбои и проводить профилактическое обслуживание, предотвращая дорогостоящие поломки и простои. Интеграция с IoT обеспечивает сбор данных с датчиков, установленных на оборудовании, в режиме реального времени, что позволяет проводить более точный анализ и оптимизировать работу систем», — подчеркивает эксперт.
Обеспечить эффективность
Схожие выводы делают и другие представители рынка насосного оборудования. По словам технического директора, управляющего продажами по СЗФО ООО «ПАМПМЭН РУС» Марата Каплунова, цифровые технологии кардинально трансформируют производство и эксплуатацию насосных систем. В современном производстве автоматизация играет ключевую роль, обеспечивая стабильное качество продукции. «Благодаря внедрению на нашей фабрике автоматизированных линий сборки мы достигаем высокой точности процессов, что минимизирует человеческий фактор и повышает надежность конечного продукта. В этом году мы запускаем полностью автоматизированную сборку насосных станций, что позволит значительно ускорить производство и снизить издержки, сохраняя при этом высокие стандарты качества».
Кроме того, отмечает Марат Каплунов, в эксплуатации насосов Pumpman реализована возможность управления циркуляционными насосами как через PWM (ШИМ), так и по Wi-Fi. Это существенно упрощает как монтаж, так и обслуживание системы, позволяя пользователям контролировать и управлять насосами удаленно. Система удаленного мониторинга и управления предоставляет возможность оперативно реагировать на изменения в работе насосов, что значительно повышает их эксплуатационную эффективность и надежность. Таким образом, цифровые технологии не только улучшают производственные процессы, но и обеспечивают более удобное и эффективное управление насосными системами в реальном времени.
На всех этапах
Директор направления разработки и производства насосных установок ANTARUS компании «Элита» Евгений Волчков считает, что цифровые технологии уже давно перестали быть просто инструментом оптимизации — сегодня это основа для прорывных решений в строительстве и производстве инженерного оборудования. Но ключевой момент — их сквозное применение на всех этапах жизненного цикла: от проектирования до эксплуатации. Именно такой подход реализуется в компании «Элита». Например, программа «Умная вода» — это не просто софт для расчетов, а полноценная цифровая модель систем водоснабжения. Ее интеграция в BIM-платформу Renga через одноименный плагин позволяет сразу «встраивать» расчеты в проект, минимизируя риски ошибок на стыке дисциплин.
Но цифровизация — это не только проектирование, добавляет Евгений Волчков. «В производстве установок ANTARUS мы используем цифровые двойники комплектующих: как только модель попадает в работу, система автоматически формирует наряд-заказ, а станки лазерной резки и сварки получают задания без участия человека. AntarusLab — наш испытательный стенд — в автоматическом режиме проверяет каждую единицу оборудования по 20+ параметрам (КПД, напор, ток и др.), что гарантирует соответствие заявленным характеристикам. Также для клиентов критически важна прозрачность эксплуатации. Система диспетчеризации оборудования METERUS в режиме 24/7 передает данные о работе установки на сервер, фиксирует аварии и даже хранит актуальные инструкции под конкретную версию ПО. Это не просто мониторинг — это, в том числе, прогнозное обслуживание оборудования на объекте. Главный вывод: когда цифровая модель сопровождает оборудование на всех этапах — от чертежа до эксплуатации — риски брака и нештатных ситуаций стремятся к нулю. Для отрасли, где цена ошибки измеряется миллионами, такой подход становится не преимуществом, а стандартом», — резюмирует представитель рынка.
«Полипласт»: технологии и сервис для надежных конструкций
ООО «Полипласт Северо-запад» предлагает решения для долговечности бетона, опираясь на полный производственный цикл, строгий контроль качества и научную базу. Компания выстраивает эффективное взаимодействие между заказчиками, проектировщиками и подрядчиками, оптимизируя строительные процессы.
Уникальность производства — полный цикл синтеза поликарбоксилатных эфиров (ПКЭ) — основы высокоэффективных добавок. Продукты разрабатываются с учетом агрессивной среды, перепадов температур и воздействия морской воды.
— Добавки ПФМ-21 и Полипласт Таргет проходят комплексные испытания на местных материалах. Мы моделируем реальные условия, проверяя бетоны на морозостойкость (F), водонепроницаемость (W) и прочность (B). Это дает достоверные данные о долговечности, — рассказывает Иван Махлаев, директор по продажам и маркетингу.
От сырья до объекта
Контроль качества продукции начинается с оценки входящего сырья. Новые продукты разрабатываются НТЦ, проходят апробацию на опытно-промышленных установках (минимум три успешных запуска) и допускаются в производство только после успешных испытаний.
Каждая серийная партия сопровождается отбором референтной пробы (хранится один год) и обязательным тестированием в аналитической лаборатории, также проходит проверку потребительских свойств в строительных лабораториях.
— Эта система — наше ключевое конкурентное преимущество, — отмечает Всеволод Пачезерцев, руководитель подразделения проектных продаж. — Мы контролируем все этапы — от сырья до готовой добавки — и соответствуем не только внутренним стандартам, но и требованиям самых взыскательных клиентов. Референтные образцы позволяют оперативно решать любые спорные вопросы по качеству.
Связывая «золотой треугольник»
Для успеха инфраструктурных проектов критично взаимодействие заказчика, проектировщика и подрядчика.
— В 2024 году создано отдельное подразделение проектных продаж. Наши специалисты (бывшие технологи БСУ и инженеры проектных институтов) выступают «техническими переводчиками», понимая проблемы каждой стороны, — продолжает Иван Махлаев. — Мы помогаем адаптировать составы бетона под реальные условия и требования проекта, находить оптимальные решения, согласовывать карты подбора. Это ускоряет процессы, снижает риски и стоимость. Так работали в порту Приморск и на Большом Смоленском мосту в Санкт-Петербурге.
Сервис и логистика
Бесплатные консультации и пробные партии позволяют клиентам заранее убедиться в эффективности решения и избежать проблем на критичных этапах.
— Компания модернизирует и логистическую систему: создает сеть перевалочных складов, строит новый складской комплекс на заводе в Кингисеппе для поддержания необходимых остатков, — информирует Всеволод Пачезерцев. — Это позволяет оперативно реагировать на запросы и гарантировать бесперебойные поставки.
Научная база
Наличие современного оборудования для испытаний всех компонентов бетона (а не только готовой смеси) — основа научной базы компании. Специалисты «Полипласта» могут всесторонне исследовать материалы до их смешивания, что дает возможность грамотно подобрать состав и гарантировать требуемые характеристики бетона в готовой конструкции.
Знание местных материалов позволят предвидеть, как они будут взаимодействовать с добавкой в конкретной смеси. Например, выявление аморфного кремнезема в заполнителях помогает подобрать добавки против трещин.
Преимущества и цели
Ключевой козырь компании — полный цикл производства: от базового сырья до готовых добавок. Ни один другой производитель в стране не обладает таким уровнем вертикальной интеграции и мощностями.
— Стратегическая цель компании — стать технологическим партнером и поставщиком добавок для всех крупных инфраструктурных проектов, реализуемых в Северо-Западном регионе. Мы будем добиваться этого через углубление работы с «золотым треугольником», непрерывное повышение компетенций команды проектных продаж и сервиса и безупречное качество нашей продукции, подкрепленное многоступенчатым контролем, — резюмирует Иван Махлаев.