Российские ученые оценили влияние различных способов обработки резиновой крошки и нашли способ уменьшить вред утилизации резиновых отходов для окружающей среды. Предварительная обработка измельченных старых шин водным раствором перманганата калия позволяет включать их в состав геополимеров, пригодных для использования в строительстве. Статья опубликована в Journal of Environmental Chemical Engineering.
Ежегодно в мире накапливается около 25 млн тонн изношенных старых шин, и только половина из них успешно перерабатывается — в основном сжигается в печах. Остальные же складируются на свалках. Переработка сопровождается выбросом парниковых газов в атмосферу и загрязнением окружающей среды, что делает поиск альтернативного подхода особенно актуальным.
Один из перспективных методов — включение измельченных резиновых отходов в состав геополимеров, состоящих из двух компонентов: твердой алюмосиликатной фазы и активационного вещества, например гидроокиси щелочи. Сырьем могут выступать как повсеместные природные образования, так и промышленные отходы. При смешивании активационного вещества с измельченной твердой фазой получается материал, пригодный для строительной промышленности. Однако прочность геополимеров снижается при введении в них резиновой крошки.
Ученые из Ростовского государственного университета путей сообщения и Инновационного центра «Сколково» смогли эффективно закрепить отходы из резиновых шин в геополимерных материалах с улучшенными механическими свойствами. Для этого авторы сравнили различные варианты предварительной обработки резиновой крошки — щелочью, серной кислотой, ацетоном, перманганатом калия и ультрафиолетом. Резиновую крошку выдерживали в соответствующем растворе при комнатной температуре, промывали водой и высушивали или облучали ультрафиолетом. Композит получался путем смешения резиновой крошки с геополимером.
Свойства образцов исследовали с помощью инфракрасной спектроскопии и оптической микроскопии. Кроме того, авторы проверили прочность композитов. Лучшие результаты показал образец, обработанный раствором перманганата калия: он реже ломался и выдерживал наибольшие нагрузки. Это объясняется окислением поверхности каучука, что приводит к появлению на ней функциональных химических групп, делающих ее гидрофильной. В результате обеспечивается прочный контакт наполнителя с геополимерной матрицей, что решает проблему снижения прочности.
«Эта работа открывает перспективы переработки большого количества резиновых отходов в экологичных геополимерных бетонах без ущерба их прочности, способствуя уменьшению загрязнения окружающей среды и созданию новых “зеленых” и недорогих конструкционных материалов для строительной отрасли», — объясняет руководитель проекта по гранту РНФ Георгий Лазоренко.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
