Вторя жизнь отходов: ученые смогли превратить рисовую шелуху в клей и стекло
После производства риса остается большое количество шелухи, например, в Китае – до 40 млн тонн в год, поэтому вопрос ее утилизации сегодня актуален. Кроме того, она плохо подвергается естественному биологическому разложению и становится серьезным загрязнителем окружающей среды, накапливаясь в виде трудноразлагаемого отхода на полигонах. Отличительная особенность такой шелухи – высокая доля неорганических компонентов.
Так, если в обычной древесине или в соломе содержится не более 5-7 массовых процентов неорганических примесей, то в рисовой шелухе их содержание доходит до 19-21. Поэтому она не только плохо разлагается естественным путем, но и трудно горит, при этом сохраняет в золе высокую долю несгоревшего углерода. В результате, рисовая шелуха представляет собой аморфный диоксид кремния (аморфный кремнезем) с наличием примесей оксидов кальция и магния и несгоревшего углерода.
Складывается удивительно расточительная ситуация – аморфный оксид кремния из золы рисовой шелухи, который является ценным сырьем для ряда промышленных продуктов, утилизируется путем добавления в асфальтобетон вместо песка только по причине наличия в нем значительного количества примесей. Между тем природные минералы, состоящие из аморфного оксида кремния, например, трепел и диатомит, специально добывают сотнями тысяч тонн для извлечения того же аморфного оксида кремния.
Один из важнейших промышленных продуктов, получаемых из природных кремнеземных минералов, – жидкое стекло (силикатный клей). Его активно используют при изготовлении жаропрочных и кислотостойких материалов, лакокрасочных и декоративных покрытий для защиты от коррозии и во многих других областях. Именно жидкое стекло и может быть получено по предложенной учеными технологии из золы рисовой шелухи в качестве основного продукта.
А примеси в ходе технологических операций отделяются и преобразуются в другой ценный продукт – гранулированное пеностекло, которое применяют в качестве теплоизоляционной прослойки в объектах жилого, коммерческого и промышленного строительства. Углерод же, присутствовавший в золе рисовой шелухи, тоже используется в технологии, но только для образования газов, которые и вспенивают изнутри стекло при производстве пеностекла.
«Можно сравнить показатель годового производства золы с добычей минерального аналога – диатомита, который является ценным ископаемым сырьем, и горнодобывающие компании несут большие затраты на его добычу. В то время как зола из рисовой шелухи считается бесполезным отходом. Мы предлагаем рассматривать ее как ценный ресурс оксида кремния, который в отличие от аналога является возобновляемым. Поэтому нужно ориентироваться не на уничтожение золы рисовой шелухи, а на полное использование всех ее компонентов и получение востребованных продуктов, – поделился доктор технических наук, заведующий кафедрой "Строительное производство и геотехника" ПНИПУ Вадим Офрихтер.
Утилизация золы рисовой шелухи для производства продукции с высокой добавочной стоимостью затруднена из-за наличия в ней примесей – оксидов и углерода. Выделение этих примесей неизбежно требует высоких эксплуатационных затрат.
Ученые предложили другое решение, при котором углерод удаляется путем окисления. Получается чистое жидкое стекло, а оксиды магния и кальция отделяются не в виде отходов, а в виде ценного продукта – гранулированного вспененного стекла. Их можно применять для теплоизоляции, для изготовления легких техногенных грунтов и как заполнитель в композиционных материалах.