Wykorzystanie odpadów w technologiach produkcji proekologicznych kruszyw sztucznych
Projekt pt. „Wykorzystanie odpadów w technologiach produkcji proekologicznych kruszyw sztucznych” uzyskał dofinansowanie w konkursie na granty pt. „ISKRA - budowanie międzyuczelnianych zespołów badawczych” realizowanym w ramach Politechnicznej Sieci VIA CARPATIA im. Prezydenta RP Lecha Kaczyńskiego. Kierownikiem projektu jest dr hab. inż. Adam Masłoń, prof. PRz z Katedry Inżynierii i Chemii Środowiska na Wydziale Budownictwa, Inżynierii Środowiska i Architektury Politechniki Rzeszowskiej. Projekt realizowany jest przez zespół badawczy z Politechniki Białostockiej, Politechniki Lubelskiej i Politechniki Rzeszowskiej. Liderem projektu jest Politechnika Lubelska.
Zespół badawczy
Politechnika Białostocka: wykonawca wiodący dr inż. Katarzyna Kalinowska-Wichrowska, wykonawcy: dr inż. Edyta Pawluczuk, prof. dr hab. inż. Michał Bołtryk, dr inż. Jakub Popławski, dr inż. Natalia Stankiewicz, mgr inż. Ewelina Rudowska (doktorantka)
Politechnika Lubelska: wykonawca wiodący dr hab. inż. Małgorzata Franus, prof. PL, wykonawcydr hab. inż. Danuta Barnat-Hunek, prof. PL, mgr inż. Martyna Janek, mgr inż. Joanna Styczeń, dr Rafał Panek
Politechnika Rzeszowska: wykonawca wiodący dr hab. inż. Adam Masłoń, prof. PRz, wykonawcy prof. dr hab. inż. Renata Gruca-Rokosz, dr inż. Maksymilian Cieśla, dr inż. Lesław Bichajło, dr hab. inż. Andrzej Nowotnik, prof. PRz, dr inż. Maciej Pytel
Opis projektu
Zgodnie z dyrektywami europejskimi mającymi na celu zapobieganie powstawaniu odpadów jednym z najważniejszych celów jest osiągnięcie zrównoważonego rozwoju w gospodarce z odpadami. Ograniczone zasoby surowców mineralnych możliwych do wydobycia w UE powodują jednak, że ostatnio coraz większą uwagę przywiązuje się do racjonalnej gospodarki surowcami naturalnymi i wykorzystania surowców wtórnych. Dziedziną przemysłu, która może być beneficjentem programu wspierającego rozwój nowych technologii ekologicznych, jest sektor budowlany, a jedną ze skutecznych i bezpiecznych metod zagospodarowania odpadów może być otrzymywanie spiekanych i autoklawizowanych kruszyw lekkich.
Wśród wytwarzanych odpadów występują odpady budowlane i rozbiórkowe, w których głównym składnikiem jest gruz betonowy. Odpady te stają się coraz większym problemem w wielu krajach europejskich i na świecie. Ze względu na dynamiczny rozwój budownictwa do 2050 r. ich ilość znacznie wzrośnie i będzie stanowić aż do 88% wszystkich odpadów. Z tego względu celowe jest podjęcie działań zmierzających do rozwiązania problemu. Innymi odpadami do zagospodarowania są tzw. osady denne powstałe wskutek sedymentacji zawiesiny w zbiornikach wodnych. Ich nagromadzenie powoduje zmniejszenie pojemności i głębokości systemów wodnych, zmętnienie oraz zanieczyszczenie wód, co ma negatywny wpływ na ich jakość. Wydobyte osady powinny być zagospodarowane tak, aby nie stwarzały zagrożenia środowiska i organizmów żywych. Przeszkodą przed ich wykorzystaniem jest często duże zanieczyszczenie metalami ciężkimi i związkami organicznymi. Odpadami koniecznymi do unieszkodliwienia są popioły. Mimo że są one inertne, posiadają jednak formę odpadu, mogą bowiem zawierać metale ciężkie. Nie mogą więc być gospodarczo użytkowane.
W związku z tym naukowcy z Politechniki Lubelskiej, Politechniki Białostockiej i Politechniki Rzeszowskiej podjęli się problematyki przetwarzania wybranych odpadów w materiały użyteczne w ramach gospodarki o obiegu zamkniętym.
Zasadniczym celem projektu jest zatem opracowanie niskoenergetycznej technologii wytwarzania lekkiego kruszywa budowlanego z różnych odpadów, m.in. osadów dennych, popiołów lotnych z energetyki zawodowej i spalania odpadów komunalnych oraz odpadowego gruzu betonowego do zastosowania w budownictwie, geotechnice czy ogrodnictwie. Dotychczas do produkcji kruszyw lekkich stosowano najczęściej około 10–30% wagowych różnego rodzaju odpadów w masie surowcowej. Pozostałą jej część tworzyły naturalne surowce geologiczne (gliny pęczniejące). Innowacyjność rozwiązania polega na wykorzystaniu odpadów jako materiału surowcowego. Metoda spiekania i autoklawizacji unieszkodliwiania trzech odpadów oraz zneutralizowania ich w jednym procesie umożliwi otrzymanie ekologicznego i pełnowartościowego wyrobu budowlanego o szerokim zastosowaniu. Opracowanie sposobu wytwarzania nowego rodzaju kruszywa lekkiego wyłącznie z surowców odpadowych ma umożliwić uzyskanie efektu ekologicznego, czyli zagospodarowanie odpadów uciążliwych dla środowiska (odpady rozbiórkowe i budowlane, osady denne, popioły ze spalania odpadów komunalnych), oraz efektu ekonomicznego. Wytwarzanie kruszywa lekkiego nie jest bowiem obciążone kosztami pozyskania surowca naturalnego, np. gliny.
W ramach projektu zostaną przetestowane różne receptury wytwarzania kruszyw lekkich w zależności od substratów i parametrów procesowych z zastosowaniem procesu spiekania oraz autoklawizacji. Temperatura i czas spiekania, ciśnienie i temperatura pary wodnej ma decydujący wpływ na właściwości fizykomechaniczne otrzymywanych kruszyw, co przełoży się na ich funkcjonalność i gospodarcze wykorzystanie. Obniżenie i optymalizacja tych parametrów zredukuje koszty przetwarzania odpadów oraz przyczyni się do powstania funkcjonalnego i proekologicznego materiału budowlanego.
Zakres projektu obejmuje badania właściwości odpadów i optymalizację składu mieszanki surowcowej na bazie: popiołów ze spalania odpadów komunalnych, odpadów z budowy i rozbiórki oraz osadów dennych z bagrowania i rekultywacji akwenów wodnych, badania laboratoryjne otrzymywania i oceny jakości kruszyw sztucznych z odpadów, wytwarzanie kruszywa sztucznego w skali półprzemysłowej w technologii spiekania oraz w technologii autoklawizacji.
Więcej informacji na temat projektu można znaleźć w w publikacji „ISKRA – budowanie międzyuczelnianych zespołów badawczych”.
