Исследователи из Индийского технологического института Мадраса (IIT Madras) разработали процесс переработки строительного мусора с использованием солнечной тепловой энергии.
Бетонные отходы от сноса нагревали с использованием солнечного излучения для получения бетонного заполнителя (RCA), который был более высокого качества по сравнению с тем, который был получен при механическом дроблении. Бетон, изготовленный по этой технологии, отвечал требованиям, предъявляемым к типичным конструкционным применениям.
Демонстрация была проведена на солнечной тепловой электростанции «Индия Один», расположенной в «Шантиване», штаб-квартире организации Брахмакумарис в Раджастане. Здесь установлено 770 солнечных концентраторов для производства электроэнергии с использованием пара, вырабатываемого под высоким давлением. Станция работает с 2017 года и обеспечивает электроэнергией население численностью около 25 000 человек по разумной цене и с низкими эксплуатационными расходами. Два концентратора использовались в полномасштабных испытаниях для обработки отработанного бетона.
Используя концентрированную солнечную энергию для нагрева, термомеханическое обогащение бетонных отходов приводит к получению высококачественных материалов, пригодных для вторичной переработки, которые могут заменить каменные заполнители и песок в бетоне. В этом новаторском исследовании бетон с места сноса был нагрет с помощью солнечного излучения, сконцентрированного через большие отражатели и чугунные приемники, до температуры более 550 ° C, а затем механически очищен для получения крупнозернистого и мелкодисперсного бетона со свойствами, аналогичными свойствам первичных заполнителей.
Результаты этого исследования были недавно опубликованы в журнале «Materials and Structures». Соавторы статьи: г-н Рохитпраджапати, г-н Сур Равиндра Гетту.
Развивая это исследование, проф. Равиндра Гетту, профессор кафедры гражданского строительства Индийского технологического института Мадраса, сказал:
«Основной целью настоящего исследования было разработать доказательство концепции, согласно которой солнечное излучение может быть использовано при термомеханическом обогащении бетонных отходов для получения высококачественного перерабатываемого материала для нового бетона. Это исследование представляет убедительные доказательства использования концентрированной солнечной энергии для переработки отходов бетона, с перспективой крупномасштабной переработки отходов бетона. Это значительно снизило бы энергопотребление при переработке строительных и демонтажных отходов и привело бы к экономии сырья и электроэнергии в направлении круговой экономики».
Цели, рассматриваемые в этом исследовании, можно разделить на три части — использование концентрированной солнечной энергии для термомеханического обогащения бетонных отходов, производство высококачественного RCA из отходов и оценка эффективности RCA в бетоне для установления факта, что отходы могут быть переработаны.
Основные выводы этого исследования можно резюмировать следующим образом:
- Было замечено, что требуемая температура около 500 °C может быть достигнута и поддерживаться в течение длительного времени при использовании установки отражатель-приемник.
- Было установлено, что свойства полученных заполнителей сопоставимы со свойствами бетона, полученного в электропечи, при этом общий выход переработанных продуктов составляет [90% исходного бетона).
- Предварительные результаты по бетону, изготовленному с помощью RCA, указывают на его пригодность для типичных применений в бетоне.
Бетон является наиболее распространенным материалом, используемым в строительстве повсеместно, его годовой объем производства оценивается в 10−30 миллиардов тонн. Согласно исследованиям, мировое потребление строительных заполнителей, включая те, которые необходимы для изготовления бетона, по прогнозам, достигнет 63 миллиардов тонн в 2024 году.
Практически весь совокупный спрос в настоящее время удовлетворяется за счет интенсивной разработки карьеров и горнодобывающей промышленности, что приводит к истощению первичных минеральных ресурсов. Кроме того, во многих странах наблюдается острая нехватка мелкого заполнителя из-за запретов на добычу речного песка, чтобы избежать серьезного ущерба окружающей среде.
С другой стороны, строительные работы приводят к образованию значительных отходов, которые, по оценкам, составляют около 3 миллиардов тонн в год. Некоторые развитые страны перерабатывают до 90% строительных и демонтажных отходов, в то время как другие по-прежнему прибегают к захоронению больших количеств на свалках.
Рациональным способом обеспечения альтернативной поставки заполнителей является переработка отходов строительства и сноса, что позволит сократить добычу заполнителей и освободить пространство, используемое в качестве свалок. В настоящем исследовании предпринята попытка смягчить ограничения традиционных термомеханических методов в отношении вредных выбросов за счет использования концентрированной солнечной энергии.
