Всё о включении в реестр утилизаторов: требования, этапы, стоимость и наши услуги.
Команда Донского государственного технического университета (ДГТУ) ведёт сразу несколько исследований, в которых обычные сельскохозяйственные и пищевые отходы превращаются в функциональную добавку к цементу. Разработки охватывают кокосовую скорлупу, жженую рисовую солому и кофейную гущу — и каждая из них меняет свойства бетона по-своему.
Кокосовая скорлупа: легче обычного, дешевле на 15%
Заведующий кафедрой «Строительство уникальных зданий и сооружений» Сергей Стельмах рассказал, что идея родилась из мирового тренда: дешёвые органические компоненты для строительных смесей ищут по всему миру, а кокосовая оболочка во многих странах остаётся бросовым материалом.
Учёные перебрали несколько видов растительных отходов — рисовую солому, шелуху, растительные волокна — и остановились на раздробленной мелко кокосовой скорлупе. По словам разработчиков, она не только удешевляет производство до 15%, но и делает конструкции легче.
Это бетон — облегчённый, и у него при разных воздействиях есть смягчающий эффект, разрушения имеют более вязкий характер, и у конструкций остаётся больше шансов на устойчивость.
Главная технологическая находка — точная дозировка. Оптимальная доля кокосовых «опилок» в смеси — до 10%. Меньше — недостаточно для эффекта, больше — характеристики начинают ухудшаться. Производство такого бетона, по словам учёных, не сложнее изготовления обычного.
Разработка ориентирована прежде всего на экспорт технологии: страны Юго-Восточной Азии, Африки и Латинской Америки, где кокос собирают массово. В Ростовской области команда планирует искать собственный аналог и уже готова испытывать бетон с лузгой семечек подсолнечника и другими местными растительными отходами. Результаты опубликованы в журнале Materials.
Жженая рисовая солома: прирост прочности до 25%
Второй проект той же кафедры — добавка из измельчённой до состояния тонкодисперсного порошка жженой рисовой соломы. Исследователи нашли оптимальную пропорцию биоугля к цементу — 1:16. В этом случае:
- прочность вырастает от 17 до 25%;
- модуль упругости повышается до 13%;
- деформативные характеристики снижаются до 24%.
Экономический эффект даёт модифицированный электромагнитный метод обработки: расход цемента сокращается до 10%. Учёные подчёркивают экологичность подхода на всех этапах производства — от поля с рисом до готового блока. Результаты опубликованы в журнале Applied Sciences.
Кофейная гуща: пористый углерод вместо части цемента
Третье направление развивается в составе международной команды. Учёные берут кофейную гущу и другие отходы кофейного производства, нагревают их до 400 °C, чтобы выжечь кислород, способный снизить прочность бетона, а затем измельчают массу. Получается пористый, богатый углеродом древесный уголь, который вводят в смесь.
Итог исследования, опубликованного в журнале «Рисайклин» (Recycling), — сокращение расхода цемента на 10% при росте качества: бетон становится более прочным и однородным.
Полученный бетон обладает высокими физико-механическими характеристиками и высококачественной структурой. Он может быть применён в строительных конструкциях жилого, гражданского и социального назначения.
Экономика вопроса впечатляет. На каждый килограмм растворимого кофе приходится примерно 2 кг отходов. Мировое производство кофе — около 7 млн тонн в год, значит, потенциальный ресурс кофейных отходов — порядка 14 млн тонн. Целевая аудитория разработки — страны-поставщики кофе: Бразилия, Вьетнам, Колумбия, Индонезия.
Сравнение трёх составов
| Добавка | Оптимальная доля | Влияние на прочность | Экономия цемента / стоимости |
|---|---|---|---|
| Кокосовая скорлупа | до 10% | Повышенная лёгкость, вязкий характер разрушения | Удешевление производства до 15% |
| Жженая рисовая солома (биоуголь) | 1:16 к цементу | +17–25%, модуль упругости +13% | Расход цемента −10% |
| Кофейная гуща (биоуголь после 400 °C) | Не указано | Рост прочности и однородности | Расход цемента −10% |
Что это даёт отрасли переработки отходов
Все три направления решают одну и ту же задачу с разных сторон. Сельскохозяйственные и пищевые отходы, которые обычно утилизируются с затратами или просто накапливаются, превращаются в товарный компонент строительной смеси. Это снижает нагрузку на полигоны и одновременно уменьшает расход цемента — материала с высоким углеродным следом.
Дополнительный эффект — экспорт технологий. Донские учёные прямо говорят, что рассчитывают на интерес зарубежных партнёров: стран-производителей кокосов, риса и кофе, для которых такие отходы — хроническая проблема.
Что дальше
- Проверка пригодности «кокосового» бетона для регионов с повышенной сейсмической активностью — этот вопрос остаётся открытым и требует дополнительных испытаний.
- Поиск собственного растительного сырья в Ростовской области — в первую очередь лузги подсолнечника и других местных отходов.
- Детальный анализ используемого сырья и зависимости между характеристиками готового материала и биодобавкой — приоритет команды по рисовой соломе.
- Оценка экологического баланса самого процесса получения биоугля, включая энергозатраты на нагрев 14 млн тонн биомассы до 400 °C.
Частые вопросы
Кто разработал новые составы бетона?
Команда Донского государственного технического университета (ДГТУ) под руководством заведующего кафедрой «Строительство уникальных зданий и сооружений» Сергея Стельмаха. Проект по кофейной гуще выполнен совместно с международной командой.
Какие отходы используются как добавка?
Кокосовая скорлупа, жженая рисовая солома (биоуголь) и кофейная гуща, переработанная в пористый углеродный порошок при нагреве до 400 °C.
Сколько цемента экономит новая технология?
По двум исследованиям (рисовая солома и кофейная гуща) расход цемента сокращается до 10%. Кокосовая скорлупа удешевляет производство бетона в целом до 15%.
Где такая технология применима в России?
В Ростовской области команда планирует искать местный растительный аналог кокосовой скорлупы — в первую очередь лузгу подсолнечника. Промышленное производство «кокосового» бетона ориентировано на страны массового выращивания кокоса: Юго-Восточная Азия, Африка, Латинская Америка.
Подходит ли «кокосовый» бетон для сейсмоопасных регионов?
Учёные отмечают смягчающий эффект при разрушении, но прямое испытание в сейсмоопасных условиях ещё предстоит — этот вопрос остаётся предметом дополнительных исследований.
Где опубликованы результаты?
Данные по кокосовой скорлупе — в журнале Materials; по жженой рисовой соломе — в Applied Sciences; по кофейной гуще — в рецензируемом журнале Recycling.
Позиция экспертов Реестр Гарант
Команда ДГТУ последовательно переводит сельскохозяйственные и пищевые отходы в товарный компонент строительных смесей: кокосовая скорлупа даёт облегчение и вязкий характер разрушения, рисовая солома и кофейная гуща — экономию цемента до 10% и рост прочности до 25%. С практической точки зрения интересны два момента: технология изначально проектируется на экспорт в страны массового производства отходов, а параллельно идёт поиск собственного сырья в Ростовской области — это снижает зависимость от импорта сырья и расширяет линейку экологичных стройматериалов внутри страны.
