Новости

1 июня, 2021 13:00

Изношенные автомобильные шины получат шанс на вторую жизнь

Ученые из России исследовали влияние различных способов обработки резиновой крошки и нашли способ уменьшить отрицательное влияние на экологию утилизации резиновых отходов. Измельченные старые шины включат в состав геополимеров — новых экологичных материалов. Наилучший результат показало воздействие водным раствором перманганата калия — полученные материалы обладают увеличенной прочностью и могут быть использованы в строительстве. Работа была поддержана грантом Российского научного фонда (РНФ) и опубликована в Journal of Environmental Chemical Engineering.
Образцы композитов. Источник: Георгий Лазоренко
Коллектив авторов. Источник: Георгий Лазоренко
3 / 4
Образцы композитов. Источник: Георгий Лазоренко
Коллектив авторов. Источник: Георгий Лазоренко
 
Изношенные резиновые шины стали большой проблемой для всех стран мира с развитой промышленностью: производство автомобилей растет, как и количество шин, которые приходят в негодность. Ежегодно в мире накапливается около 25 миллионов тонн отработанных покрышек, но только половина успешно перерабатывается — в основном сжигается в печах современных цементных или целлюлозно-бумажных заводов — остальные же складируются на свалках. Все существующие подходы связаны с большим выбросом парниковых газов в атмосферу и загрязнением окружающей среды, что делает поиск альтернативного подхода особенно актуальным.
 
Один из перспективных методов — включение измельченных резиновых отходов в состав геополимеров. Геополимеры состоят из двух компонентов: твердой алюмосиликатной фазы и так называемого активационного вещества, например гидроокиси щелочи. Поскольку чаще всего твердая фаза представлена минеральным составом, в названии появился корень «гео». Сырьем могут выступать как повсеместные природные образования (например глины), так и крупнотоннажные промышленные отходы (доменные гранулированные шлаки, золы уноса, хвосты обогащения металлических руд и другое). При смешивании активационного вещества с измельченной твердой фазой получается материал, пригодный для строительной промышленности. Однако претворение этой стратегии в жизнь ограничено из-за снижения прочности геополимеров при введении в них резиновой крошки.
 
Работа российских ученых из Ростовского государственного университета путей сообщения (Ростов-на-Дону) и Инновационного центра «Сколково» (Москва) решила проблему поиска эффективного способа иммобилизации (закрепления) отходов из резиновых шин в геополимерных материалах с улучшенными механическими свойствами. Для этого авторы сравнили различные варианты предварительной обработки резиновой крошки — щелочью, серной кислотой, ацетоном, перманганатом калия и ультрафиолетом. Общая схема пробоподготовки включала в себя несколько этапов: выдерживание резиновой крошки в соответствующем растворе при комнатной температуре, промывание водой и высушивание, или облучение ультрафиолетом в закрытой камере. Затем смешиванием резиновой крошки с геополимером с последующим их отверждением в сушильной камере авторы получали соответствующие композиты.
 
Свойства образцов исследовали с помощью инфракрасной спектроскопии — этот метод позволяет делать выводы о строении изучаемых материалов на основе спектров поглощения ими инфракрасного излучения — и оптической микроскопии. Кроме того, авторы проверили прочность композитов. Лучшие результаты показал образец, обработанный раствором перманганата калия: он реже ломался и выдерживал наибольшие нагрузки. Это объясняется окислением поверхности каучука, что приводит к появлению на ней функциональных химических групп, делающих ее гидрофильной. В результате обеспечивается прочный контакт наполнителя с геополимерной матрицей, что решает проблему снижения прочности.
 
«Эта работа открывает перспективы переработки большого количества резиновых отходов в экологичных геополимерных бетонах без ущерба их прочности, способствуя уменьшению загрязнения окружающей среды и созданию новых "зеленых" и недорогих конструкционных материалов для строительной отрасли», — объясняет Георгий Лазоренко, кандидат физико-математических наук, руководитель проекта по гранту РНФ, старший научный сотрудник Ростовского государственного университета путей сообщения.

20 февраля, 2024
Марганцевый катализатор поможет производить силиконы для медицины под действием солнечного света
Ученые выяснили, что синтезировать силиконы можно при комнатной температуре и солнечном свете с по...
19 февраля, 2024
Полимерные наногели удешевят современные аккумуляторы и сделают их более экологичными
Ученые разработали полимерные наногели для проточных аккумуляторов. Эти устройства вырабатывают эл...