Переходный период народного хозяйства на инновационный путь социально-экономического развития связан с нарастанием противоречий между обществом и природой в использовании материально-сырьевых и топливно-энергетических ресурсов, запасы которых ограничены, а в ближайшие десятилетия важнейшие из них и вовсе будут исчерпаны.
Процесс расширенного воспроизводства в жизнедеятельности людей должен осуществляться на основе одновременного повышения эффективности использования ресурсов и вовлечения в экономический оборот дополнительных объемов сырья и топлива. Практически каждый производственный процесс, связанный с переработкой сырья, сопровождается образованием различных отходов. Потребление производственных продуктов в промышленности и быту вызывает появление отходов потребления. Отходы производства и потребления совместно образуют вторичные материальные ресурсы, которые могут быть использованы с большим эффектом в деле.
Известна, например, проблема с образованием огромных объемов производственных битумных отходов, возникающих при восстановлении и ремонте кровель, а также отходов потребления - пустые ПЭТ-бутылки. И то и другое получают из нефти, которая относится в настоящее время к дефицитному сырью.
Начиная с 1960 года, в СССР на зданиях и сооружениях возводились типовые плоские крыши с битумными кровлями из рубероида, объем которых составляет 75-80% от общего объема всех возведенных крыш. Традиционно при ремонте такие кровли восстанавливались посредством наклейки на них дополнительных слоев рубероида на битуме. В настоящее время такие покрытия представляют собой своеобразные кладовые с большим содержанием дефицитного битума: в 1м2 кровли содержится от 20 до 70 кг и более битума. В практике неизвестны ресурсосберегающие технологии реконструкции покрытий с битумными кровлями. Традиционно такие кровли разбираются вручную с помощью топоров и лопат, а образующиеся битумные отходы уничтожаются или вывозятся на свалки.
В Белоруссии ежегодно ремонтируется более 1.5 млн. м2 таких кровель. Причем объемы таких ремонтов ежегодно нарастают. При этом образуется более 150 тыс. тонн таких отходов с содержанием в них 80-83% битума (более 120 тыс.т).
Аналогичная ситуация и в Москве, где ежегодно ремонтируется более 2.0 млн.м2 битумных кровель (уничтожается ежегодно более 160 тыс.тонн битума). Таким образом, при стоимости 1 тонны битума 700-750$ уничтожается невосполнимое природное сырье в Беларуси на сумму более 90 млн.$ и в Москве - более 120 млн.$. Такая же ситуация складывается буквально во всех городах России и странах СНГ. При этом резко ухудшается экология из-за появления новых полигонов ТБО, а главное - уничтожаются невосполнимые нефтепродукты, которые в мировом масштабе из года в год исчерпывают свои ресурсы.
В Брестском государственном техническом университете впервые были разработана технология сухого измельчения битумных кровельных отходов в порошок и созданы для этого специальные машины (фото 1, 2, 3).
Фото1 фото2 фото3
Эта разработка в 2006 году экспонировалась на 6-ом Московском международном салоне инноваций и инвестиций и была отмечена серебряной медалью.
Следует отметить большую эффективность такой представительной выставки, которая способствует выявлению множества заинтересованных заказчиков и внедрению данной продукции не только в стане ее разработки, но и за пределами. О чем будет изложено ниже.
Представленные нами новые материалы инновационной разработки уже на конкурс 2007 года охватывают дополнительные направления и области возможного применения новых изобретений.
В частности модернизированный вариант измельчителя (Патент РБ 8487, 12.06.2006 г.) расширяет его технологические возможности. Он становится универсальным, обеспечивая не только измельчение в порошок кровельных битумных отходов, но и позволяет в сухом виде измельчать в порошок битумы твердых марок. Это было достигнуто за счет создания специального высокоскоростного ротора с системой режущих ножей, способных превращать вязкие битумы в порошок (фото 4 - Измельчитель твердых битумных материалов). Измельчитель мобильный, компактный и предназначен для эксплуатации в стационарных и полевых построечных условиях. К данному оборудованию и технологии уже проявляют интерес строители, занимающиеся изоляционными работами, в том числе и на трубах нефте- и газопроводов.
При разогреве до жидкого состояния порошкового битума (по сравнению с битумными кусками и воздушными полостями между ними) в 3 раза сокращаются время разогрева и расход топлива, а также уменьшаются вредные выбросы в атмосферу (Патент РБ 4175, 25.06.2001 г.). В данном случае достигается значительный эффект по сокращению расхода энергоресурсов, улучшению экологии, а также повышению производительности труда, что очень важно, когда темп изоляционных работ на открытом воздухе полностью зависит от погодных условий.
фото4
При реконструкции совмещенных крыш с битумным рулонным ковром возникает проблема не только в переработке кровельных отходов, но и в обеспечении покрытиями теплоизоляционных свойств в процессе их дальнейшей эксплуатации. К сожалению, после удаления кровель с покрытий в их толще остается утеплитель, который в процессе эксплуатации накапливает влагу. Теплопроводность воды в 25 раз больше, чем теплопроводность неподвижного воздуха, вытесняемого из пор утеплителя, и заполняемых водой при увлажнении. Естественно, невозможно в массовом порядке выселять людей из квартир и заменять на огромных площадях реконструируемых крыш увлажненный утеплитель дефицитным сухим. Поэтому эта проблема, особенно на жилых зданиях, буквально во всех городах остается не решаемой: сырые потолки, промерзание, ухудшение микроклимата в помещениях - все это пока сохраняется. При этом затраты на дополнительное топливо, необходимого для компенсации теплопотерь только через 1м2 таких покрытий составляет 0,73 дол/м2.огр. год. А такие покрытия в целом измеряются десятками миллионов метров квадратных. Поэтому можно представить огромные потери, связанные с перерасходом энергоресурсов.
Действующими строительными нормами для понижения влажности утеплителя предусматривается в толще покрытия устройство временных осущающих каналов и перфорированных металлических или пластмассовых труб постоянного сечения. Однако расчеты показывают, что в таких каналах происходи пассивное ламинарное перемещение водяных паров с низкой и неэффективной вентиляцией. Само устройство такой вентиляционной системы многодельна, требует специальных дефицитных трубчатых элементов для временного их использования и последующего извлечения из покрытия с повторным разрушением крыш.
Трубы вентиляционной системы во влажном утеплителе покры-тий целесообразно собирать из ПЭТ-бутылок (отходы потребления из-под пива, воды, масла и т.д.). В стенках бутылок быстро и легко термомеханическими устройствами формируют монтажные отверстия и перфорации. Разные диаметры в сечениях емкости бутылки и горлышка создают идеальные условия возникновения в них ламинарного и турбулентного перемещения теплого влажного воздуха. Эти ПЭТ-бутылки работают как вакуумные насосы. Через перфорации в стенках бутылок вбирается из утеплителя влажный воздух, который перемещается по системе труб к вытяжным аэраторам (рис. 1, фото 5 - Система вентиляционной трубы из перфорированных ПЭТ-бутылок, фото 6 - Реконструкция покрытия производственного здания).
Фото 5 фото 6
Каналы из ПЭТ-бутылок в покрытии должны находиться постоянно. Они не снижают, а улучшают теплоизоляционные свойства крыш. При этом снижаются теплопотери в зданиях, экономятся энергоресурсы, улучшается микроклимат в помещениях, а за счет вторичного использования ПЭТ-бутылок улучшается экология (проблемы буквально во всех городах). При чем монтаж осушающей системы труб в покрытиях из ПЭТ-бутылок выполняется на зданиях без отселения людей. На захватке кровли в течение смены с использованием порошка из КБО в качестве вяжущего приготавливают строительные и изоляционные смеси и укладывают их в конструкцию восстанавливаемой кровли (Патенты РБ 6386 от 31.03.2004 г., 6918 от 29.11.2004 г., 7033 от 14.01.2005 г., 7424 от 28.06.2005 г.).
Рисунок 1. Организация реконструкции совмещенного покрытия:
1 - существующее основание кровли; 2 - система каналов; 3 - система труб из перфорированных ПЭТ-бутылок; 4 - неровности и раковины; 5 - маяки; 6 - наклеиваемые рулонные материалы; 7 - газовая горелка; 8 - выравнивающая дополнительная утепляющая асфальтовая смесь; 9 - аэратор; 10 - маячная рейка; 11 - водосточная воронка
Реконструкция кровель на зданиях осуществляется уже в сложившейся стесненной застройке с неудобными подъездами к сооружениям на крупногабаритной технике. Поэтому для этих целей необходимо условие, обеспечивающее доставку на объекты малого количества материалов и строительных смесей с целью быстрого их потребления в деле без складирования, а также малогабаритное и мобильное оборудование для производства этих смесей. Для этих целей централизованно создаются специальные пункты для переработки, в частности, КБО в порошок и приготовления из них различных сухих строительных смесей (асфальтовых, теплоизоляционных и др.). Эти смеси в сухом виде в нужном количестве доставляют на строительный объект и пластифицируют их в горячем или холодном виде, доводя до рабочего удобоукладываемого состояния на мобильном агрегата в сцепке с трактором (фото 7 - Пункт по переработке КБО, г. Брест, фото 5 - Мобильный агрегат для приготовления асфальта на основе порошка из КБО).
Все восстановительные работы в черте города на зданиях выполняются с дополнительным утеплением и гидроизоляцией покрытий без нарушения санитарных норм, быстро и качественно (Патенты РБ № 6917 от 29.11.2004 г., № 7639 от 13.09.2005 г., Заявка на изобретение РБ № 20060727 от 14.07.2006 г.).
Фото 7
Сухие строительные смеси на основе вяжущего порошка из КБО с последующей их пластификацией на мобильных агрегатах (асфальтовый минизавод на колесах) с большим эффектом могут быть применены в отдаленных и труднодоступных районах (сельские и др.), куда не могут быть доставлены, например, уже готовые заводские асфальтовые горячие смеси, приготовленные за десятки километров централизовано. Такое мобильное оборудование производится в Беларуси.
При классификации порошка из КБО по фракциям до 15% от просеиваемой массы отделяются картонные частицы крупностью 15-20мм. Картонная основа отходов старого рубероида состоит из древесных опилок, бумаги, переработанного тряпья и других органосодержащих продуктов, пропитанных нефтебитумными маслами. Из-за неудобообрабатывемости такие отходы находили применение в строительстве и свозились на свалку. А это от общей массы образующихся КБО, например, в Беларуси такие отходы составляют более 20 тысяч тонн.
Из-за возникающего дефицита и возрастающего по цене углеводородного топлива многие котельные переходят на местный вид топлива из отходов древесины: дрова, опилки, стружка. Теплотворная способность сухой древесины составляет 13650 кДж/кг, сырой меньше. При сжигании такого топлива образуется большое количество золы с выделением вредных выбросов в атмосферу.
На основе промышленного применения установлено, что при сжигании отходов из КБО выделяется до 40000 кДж/кг, соответствует теплотворной способности мазута. С добавлением 5-10% таких отходов к древесине от ее массы создается обогащенное топливо с теплопроводной способностью более 25000 кДж/кг (Заявка на изобретение РБ № 20051049 от 31.10.2005 г.).
Таким образом, например, с помощью 20 тыс. тонн картона из КБО можно обогатить более 300 тыс. тонн древесных отходов, повысить его теплопроводную способность и получить более качественное местное топливо. При этом в два раза сокращается расход самого топлива при сжигании и вдвое уменьшаются вредные выбросы, способствуя улучшению экологии и эффективному использованию энергоресурсов.
К данным разработкам проявили интерес Смоленская АЭС, КамАЗ, ВАЗ, организации Саратова, Мурманска, Рязани, Московская подрядная организация "Лидер Экотехстрой" по распоряжению администрации Российской столицы закупила комплект оборудования Брестского государственного технического университета по переработке в порошок КБО с размещением этих комплексов на специально выделенных на территории города трех участках. Предстоят работы по демонтажу пришедших в негодность покрытий в Москве с производством товарной продукции для нужд столицы из "вторичного" битума.
Аналогов подобной разработки в России, странах СНГ и за рубежом нет. Впервые удалось измельчать вязкий битумный материал в порошок (приоритет - Беларусь).