.jpg)
Ученые из Университета Модены и Реджо-Эмилии в Италии предложили способ превратить опасные отходы минеральной ваты, широко используемой для тепло- и звукоизоляции в строительстве и промышленности, в полезные материалы. Ежегодно в мире производят более 2,5 млн. тонн такой ваты. После окончания срока службы она становится проблемным отходом. Тонкие стекловидные волокна могут быть вредны для дыхательных путей. Обычно этот материал переплавляют при высоких температурах, он перестает быть опасным, но остается невостребованным и продолжает накапливаться. Ученые нашли способ вернуть отходы минеральной ваты в хозяйственный оборот.
Ключ к решению оказался в составе полученного стекла, где много кремния, алюминия и кальция. Именно из таких элементов можно получать пористые цеолиты, которые используют для очистки воды и газов. Таким образом, отходы фактически превращаются в сырье для производства востребованных сорбентов.
Чтобы проверить эту идею, ученые измельчали материал в порошок, добавляли щелочной раствор и нагревали полученную смесь до 130 oC. Это относительно мягкие условия, которые можно обеспечить за счет вторичного тепла самого производства. Эксперименты проводили в обычном воздухе и в среде с повышенным содержанием углекислого газа. На разных этапах образцы извлекали и анализировали состав образующихся веществ.
Когда переработка шла в обычном воздухе, из исходного материала в основном формировался тоберморит. Этот минерал покрывает частицы тонкими пластинчатыми кристаллами. Цеолиты при этом почти не образовывались, их доля не превышала 2,4% массы. Углекислый газ из воздуха вовлекался в процесс, но связывался в нестабильные соединения, которые со временем разрушались, поэтому углерод в материале не закреплялся.
Когда в систему добавляли CO2, процесс шел иначе. Тоберморит переставал быть основным продуктом, а вместо него активно формировались цеолиты, включая разновидности, содержащие натрий, и натриевый филлипсит. Их доля достигала почти 10%, увеличиваясь примерно в четыре раза. Одновременно улучшались свойства материала, возрастала его способность захватывать ионы, что особенно важно для очистки воды и удаления загрязнений.
Помимо этого, усиливался эффект улавливания углекислого газа. В среде с CO2 он превращался в стабильный кальцит и сохранялся в структуре материала. Доля связанного углекислого газа достигала около 4,5% массы и была примерно на 86% больше, чем в опытах на воздухе. Часть углерода фиксировалась в аморфной форме, что дополнительно увеличивало общий эффект.
Наконец, оказалось, что среда с повышенным содержанием углекислого газа снижает экологические риски. В образцах, полученных без добавления CO2, наблюдалось относительное накопление таких токсичных элементов, как кадмий и свинец. В системе с углекислым газом этого не происходило.
Таким образом, ученые доказали, что отходы минеральной ваты можно не просто обезвреживать, а превращать в полезный ресурс. Вместо того, чтобы накапливаться после переплавки, этот материал может служить сырьем для получения сорбентов и одновременно участвовать в улавливании углекислого газа, замыкая цикл.
