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.
Новую технологию применили при работах на трассе М-12 в Чувашии
«Газпромнефть – Битумные материалы» применила уникальную разработку – специальный модуль для асфальтоукладчика - при работах на трассе федерального значения М-12 «Восток» на территории Республики Чувашия.
С помощью инновационного устройства наносили «жидкую» ленту - высокотехнологичный битумопроизводный продукт для герметизации стыков на дорожном покрытии. Оборудование не имеет аналогов на отечественном и зарубежном рынках.
Модуль устанавливается на асфальтоукладчик и позволяет наносить состав непосредственно при укладке асфальтобетонной смеси, повышая качество и скорость работ. В дорожном сезоне 2023 года технологию применили уже в шести регионах России, в том числе на участках скоростной автодороги М-11 «Нева» в Московской области и в рамках строительства обхода города Тверь.
Лилия Жукова, заместитель генерального директора «Газпромнефть – Битумные материалы» по коммерческой деятельности:
«Транспортный комплекс страны интенсивно развивается, объемы строительства постоянно растут, в том числе благодаря реализации крупных инфраструктурных проектов. Это требует не только использования высококачественных материалов, но и новых подходов к их применению, к организации строительных работ. Поэтому для наших потребителей мы нашли комплексное решение «продукт + услуга», предлагая одновременно и высокотехнологичные битумопроизводные, и инновационные устройства для их эффективного нанесения. В итоге это повышает производительность и уровень культуры труда. Востребованность такого решения, в частности, на федеральных объектах, подтверждает его перспективность при ремонте и содержании качественных и долговечных дорог будущего».
Керамическое сырье: добыча растет, качество улучшается
Говоря об импортозамещении, обычно мы имеем в виду продукцию машиностроения или готовые изделия. Однако зачастую не меньшее значение имеет и создание отечественной сырьевой базы, которая обеспечивает независимость целым отраслям промышленности. Одним из таких секторов является развитие рынка добычи и производства керамического сырья. Его нынешнее состояние и перспективы обсудили на «круглом столе», который прошел в РИА «Россия сегодня».
В каком состоянии находится отрасль?
Ответ на этот вопрос дает проведенное недавно исследование. Руководитель отдела маркетинга и ВЭС компании «Симпреал» Юлия Пиковская рассказала об его результатах. Сегодня наиболее динамично развивается производство каолинитового сырья. Об этом наглядно говорят цифры: его потребление в России за последние три года увеличилось более чем на 60%. Добыча растет быстрыми темпами: если в 2022 году она составила свыше 3 млн тонн сырья, то, по прогнозам, к концу 2023 года уровень потребления каолиновых глин в стране достигнет 5,1 млн тонн.
Параллельно с увеличением потребности в сырье растут и объемы его производства, к концу года они также достигнут отметки в 5,1 млн тонн, что позволит полностью покрыть потребность производителей керамических изделий.
Рост добычи и производства каолинитового сырья происходят на фоне ухода из страны зарубежных компаний и резкого снижения импортных поставок, которые за последние годы сократились на 20%. В результате доля импорта в 2023 году не превысит 1,5%. Для сравнения: в 2019 году иностранное сырье занимало 22,7% рынка, а в 2022 году – 5%.
Мы уверены, что российским компаниям вполне под силу закрыть потребности производителей керамических изделий, отмечает Юлия Пиковская. При этом качество продукции должно повышаться параллельно росту темпов производства. Это совсем не простая задача. Добыча каолинитового сырья — сложный процесс. Кроме самого извлечения глины из недр, он включает обогащение, тщательную лабораторную проверку состава.
Государство не остается в стороне
Дарья Пищеренко, начальник отдела развития промышленности строительных и нерудных материалов Департамента металлургии и материалов Министерства промышленности и торговли Российской Федерации, отмечает, что диалог участников рынка с органами власти стал важным инструментом консолидации и повышения эффективности отрасли. Речь в данном случае идет о работе всех участников производственной цепочки: от государственных структур до отдельных производителей и поставщиков.
По словам Дарьи Пищеренко, основной объем добычи каолиновых глин сосредоточен в Приволжском и Уральском федеральных округах. Государство заинтересовано во всемерном развитии этих производств, так как они обеспечивают бесперебойную работу многих предприятий по всей стране. Ведь из этого сырья производят не только керамику, оно является важным компонентом при выпуске лаков, красок, кирпичей, фаянса.
Это обстоятельство диктует те вызовы, которые нужно решать. Согласно прогнозам, к 2030 году существенно вырастет потребность в строительных материалах. В том числе и в каолиновых глинах, большую долю которых потребляет стройкомплекс. В этой связи министерство внимательно следит за тем, что происходит на предприятиях по добыче этого сырья. Анализ показывает, что они способны наращивать выпуск продукции на основе имеющейся технической базы, без масштабного технологического перевооружения. И это серьезный плюс для отрасли.
Адаптация прошла успешно
От того, насколько успешно отрасль по добыче керамического сырья адаптируется к новым условиям, будет зависеть, как это повлияет на всю российскую экономику. Неслучайно же, что, по словам Альберта Попова, директора Ассоциации производителей керамических материалов, в списке системообразующих компаний страны — пять керамических. Отсюда — то значение, которое имеет взаимодействие добывающих компаний и предприятий по выпуску готовых керамических изделий.
К сожалению, сегодня есть ряд проблем. В первую очередь это стоимость заемных средств. По причине их роста многие предприятия испытывают существенные трудности.
Несмотря на это, рынок в целом успешно адаптируется к условиям санкций, справляется с конкуренцией со стороны «параллельного» импорта. Причем этот процесс начался еще в 2014 году, когда импортное сырье серьезно подорожало. Вот тогда и обратили внимание на отечественных «добытчиков». И как показали последующие годы, они успешно справились со своей задачей.