Ученые Южно-Уральского государственного университета запатентовали уникальный самоочищающийся бетон на основе шлама. Новый строительный материал биологически безопасен и может использоваться для сохранения чистоты внешней отделки зданий.
Такой бетон может самостоятельно разлагать на своей поверхности органические загрязнения от выхлопных газов, дыма и промышленных выбросов, которые затем легко смываются дождем. Чудо такого преображения обеспечивает добавленный в состав бетонной смеси шлам – отходы лакокрасочного производства. И хоть этот побочный продукт химической промышленности вредоносен, пользы из него можно извлечь не меньше.
Дело в том, что этот шлам содержит в основной своей массе гипс, который входит в состав смешанных вяжущих веществ для бетона. Однако, помимо своих связывающих свойств, такой гипс уникален входящим в его состав диоксидом титана в форме анатаза – редкого природного минерала. В этой форме оксид титана становится мощным фотокатализатором. Работая как ускоритель химических процессов, диоксид титана активизируется (только) под воздействием солнечного света, разлагая на поверхности материала путем мощной окислительной реакции вредные вещества до безопасных – затем они естественным образом удаляются в непогоду. Так, шлам становится ценным и, что немаловажно, дешевым основным компонентом для самоочищающихся бетонных поверхностей.
.jpg)
«Мы используем шлам, в составе которого уже содержится диоксид титана в активной форме анатаза, – рассказывает профессор кафедры строительных материалов и изделий ЮУрГУ Тамара Черных. – Оттуда его извлечь очень сложно, это просто побочный продукт лакокрасочного производства. Производители используют титановые белила, поэтому в отходах оксид титана содержится в больших объемах. В нашем случае это обычный гипс, но с большим количеством активного фотокатализатора. Фотокатализатор в чистом виде стоит очень дорого, а шлам, обогащенный им, – это такой копеечный продукт промышленной переработки, который может послужить нам на благо».
Ученые кафедры строительных материалов и изделий ЮУрГУ изготовили образцы отделочной плитки из шламового сырья крымского лакокрасочного завода. В ее состав входят выделенный из отходов гипс с диоксидом титана, цемент и пуццолановый компонент (микрокремнезем или зола-уноса) для увеличения влагостойкости строительного материала. По оценкам разработчиков, плитка вышла довольно прочной и легковесной, а ее цвет и фактура могут варьироваться.
Гипс, добытый из лакокрасочного шлама, как связующий и самоочищающийся компонент также применим в составе стеновых панелей, фасадной штукатурки и минеральных красок. Важно, что после переработки (обжигания, измельчения и высушивания) шлам становится абсолютно безопасным сырьем, а конечный продукт из него выходит совсем недорогим. Кроме того, гипсовые стройматериалы признаны более экологичными в сравнении с цементными.
До сих пор никто в мире не применял отходы лакокрасочных материалов в качестве источника водостойкого гипса с естественным фотокатализатором для изготовления строительного бетона с самоочищающимися свойствами. К идее разработки ученых ЮУрГУ подтолкнула многолетняя экологическая проблема. В Челябинске на территории бывшего лакокрасочного завода уже более двадцати лет существуют шламонакопители – «бассейны» с кислотной вязкой субстанцией глубиной в три метра. Пойма реки Миасс находится в непосредственной близости с промышленными отходами, которые с дождем попадают в ее течение и отравляют речную фауну. Уровень pH шлама настолько низкий, что из-за чрезмерного закисления окружающей его почвы на местности гибнет любая растительность. Челябинские разработчики планируют перерабатывать местные накопления шлама для производства инновационного самоочищающегося бетона, решая вместе с тем и серьезную экологическую проблему.
Проект реализуется в рамках нацпроекта "Наука и университеты".