Российские ученые представили инновационный стройматериал, способный изменить отрасль отделочных работ и существенно снизить воздействие на окружающую среду. Команда Пермского Политеха совместно с экспертами Института технической химии УрО РАН под руководством Виктора Вальцифера и Владимира Пойлова разработала и запатентовала альтернативу цементу – ангидрит на основе известняка, обладающий улучшенными характеристиками, повышенной экологичностью и более выгодной экономикой производства. Работа была выполнена в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет–2030».
Проблемы традиционного цемента и пути их преодоления
Классическое производство цемента сопровождается масштабным потреблением ресурсов и значительными выбросами. Цементные заводы ежегодно расходуют миллионы тонн воды и большое количество энергии, загрязняя воздух оксидами серы и азота, а также повышая уровень пыли вокруг промышленных районов. Привычное производство одного крупного завода может достигать пяти миллионов тонн продукции, для чего требуется до 12 миллионов кубометров воды – столько, сколько необходимо целому городу.
В ответ на актуальный экологический вызов ученые всего мира ищут пути уменьшения вреда от традиционных строительных материалов и создания альтернативных, безопасных решений.
Ангидрит: уникальный материал для отделочных работ
Один из востребованных аналогов цемента – ангидрит, природный минерал на основе сульфата кальция, не содержащий воду. Этот материал традиционно получают термической обработкой гипса вместе с серной кислотой при высоких температурах. Ангидрит активно применяется как связующее вещество в составах для наливных полов, шпаклевочных и штукатурных смесей, а также для устранения трещин в бетонных конструкциях. Основное технологическое преимущество ангидрита – его быстрое затвердевание: он набирает прочность за 1-2 дня, тогда как обычный цементу требуется до месяца.
Однако классическая технология изготовления ангидрита требует интенсивного нагрева сырья до 400–850°C и связана с ростом затрат энергии и высокого уровня выбросов. Низкое качество исходного гипса приводит к появлению примесей и токсичных отходов, таких как тяжелые металлы и фосфаты. Эти вещества загрязняют отходящие воды и атмосферу. Затраты на утилизацию возрастают, так как отходы необходимо нейтрализовать либо выпаривать.
Инновационный подход: ангидрит из известняка
Исследовательская команда Пермского Политеха под руководством Виктора Вальцифера и Владимира Пойлова предложила революционный способ получения ангидрита – вместо гипса используется известняк. Этот натуральный материал отличается практически полным отсутствием посторонних примесей, что делает его экологически чистым и безопасным. Более того, новая технология не требует высоких температур, а химическая реакция между размельченным до одного миллиметра известняком и серной кислотой протекает при умеренных 110–160°C. В результате все сырье полностью перерабатывается, не оставляя отходов.
Главный плюс подхода – значительное снижение энергозатрат. Высокотемпературное нагревание, привычное для стандартных методик, становится ненужным. Реакция происходит в герметичном реакторе, где тепло выделяется непосредственно в ходе взаимодействия компонентов, благодаря чему технологический процесс практически не нуждается во внешнем подогреве.
Технологические преимущества и экономия ресурсов
Использование известняка позволяет получать ангидрит с содержанием сульфата кальция от 80,1 до 93,8% – такой результат полностью соответствует промышленным стандартам. Полученный материал является сухим порошком, который можно использовать непосредственно без дополнительной фильтрации или доработки. Кроме того, производство происходит в замкнутом цикле, благодаря чему достигается принципиальная безотходность и минимизация нагрузки на окружающую среду.
Свежая разработка ученых Пермского Политеха даёт шанс снизить энергозатраты на 70–90% по сравнению с традиционным способом, где для обжига гипса требуется температура до 850°C. Новая технология не только проще, но и полностью готова к внедрению на промышленных предприятиях. Лабораторные и опытно-промышленные испытания подтвердили – материал стабильно демонстрирует высокое качество и отвечает запросам современной строительной отрасли.
Потенциал внедрения и значимость для отрасли
Благодаря профессионализму и научному подходу команды Института технической химии УрО РАН, а также Пермского Политеха, процесс превращения известняка в функциональный ангидрит может дать мощный толчок развитию экологически чистых строительных технологий не только в России, но и за её пределами. Экономичность сырья, энергоэффективность и отсутствие вредных отходов позволяют масштабировать новшество и на другие сферы промышленности.
В перспективе разработка открывает возможность существенно сократить использование ресурсов, снизить выбросы углекислого газа и очистить промышленные процессы от токсичных побочных продуктов. Это создает условия для формирования системы ответственного и устойчивого строительства, где инновационные подходы обеспечивают максимальный комфорт для человека и бережное отношение к природе.
Оптимистичный взгляд в будущее строительных технологий
Стремление ученых Пермского Политеха и Института технической химии УрО РАН к инновациям меняет лицо строительной индустрии, делая её более экологичной, ресурсосберегающей и технологичной. Новые материалы, такие как ангидрит на основе известняка, уже сейчас способны обеспечить быстрый, надежный и безопасный ремонт, обеспечить защиту окружающей среды и ускорить движение к устойчивому развитию. Успешные результаты исследований вдохновляют на дальнейшие открытия и внедрение прогрессивных технологий, двигающих страну вперёд.
Источник: naked-science.ru
