Kauno technologijos universiteto (KTU) mokslininkų grupė rado būdą, kaip pagaminti padidinto stiprumo gipso rišamąją medžiagą, naudojant vien tik pramoninių atliekų produktus. Padidinto stiprumo gipsinei rišamajai medžiagai pagaminti naudojamas fosfogipsas – trąšų gamybos metu susidarančios atliekos, ceolitas – naftos perdirbimo pramonės atliekos, ir tam tikras aktyvatorius. KTU laboratorijoje sukurtas gipsas yra dukart stipresnis nei įprastas gipsas, pagamintas iš fosfogipso.
1 tonos fosforo rūgšties produktų gamybos metu susidaro maždaug 5 tonų fosfogipso. Skaičiuojama, kad iš viso per metus pasaulyje sukuriama 100-280 tonų fosfogipso. Pasauliniu mastu 15 proc. šios produkcijos yra perdirbama į statybines medžiagas, žemės ūkio trąšas ar dirvožemio stabilizavimo medžiagas, taip pat ji naudojama kaip rišimosi reguliatorius gaminant portlandcementį.
Tačiau likusioji dalis sandėliuojama šalia fabrikų. Šios atliekos ne tik užima didelius žemės plotus (Lietuvoje fosfogipso kalnus galima pamatyti šalia kelio į Kėdainius), bet ir stipriai teršia aplinką. Lietuvoje fosfatų pramonės įmonė „Lifosa“ pagamina beveik 500 tūkst. tonų fosforo rūgšties ir 4 kartus didesnį fosfogipso kiekį, kuris tiesiog pervežamas į atliekų laikymo vietas.
„Esame gavę užklausų iš pramonės atstovų – jie domėjosi besikaupiančių atliekų tvarkymu. Tai buvo paskata pradėti tokius tyrimus. Visos mūsų išradime naudojamos medžiagos yra vien tik atliekos iš skirtingų pramonės šakų“, – sako Aras Kantautas, KTU Cheminės technologijos fakulteto tyrėjas, vienas iš išradimo autorių.
„Savo gaminyje deriname ceolitą, kuris kaip atlieka susidaro naftos perdirbimo procese, ir fosfgipsą, kuris susidaro gaminant trąšas. Mūsų išradimo unikalumas – tai tinkamo aktyvatoriaus naudojimas. Jis ne tik pakeitė galutinio produkto – gipso akmens – mikro struktūrą, bet ir padidino jo stiprumą“.
Ženkliai pagerino įprasto gipso savybes
Pasak KTU Statybos ir architektūros fakulteto mokslininkės Danutės Vaičiukynienės, taip pat prisidėjusios prie šio išradimo, tyrimai, susiję su gipso gaminimu iš fosfogipso ir ceolito, yra labai svarbūs.
KTU išradimo unikalumas paremtas trijų, iš atliekų gaunamų medžiagų suderinimu: „Pridėjus papildų mes padidinome fosfogipso gniuždymo stiprį nuo 11 MPa iki 22 MPa. Mūsų sukurta medžiaga turi kur kas geresnes mechanines savybes, kurios yra labai reikšmingos, turint omenyje tai, kad gipsas paprastai naudojamas statybų pramonėje. Todėl jo mechanines savybes yra pati svarbiausia savybė, atspindinti jo kokybę“, – paaiškina D. Vaičiukynienė.
Trąšų gamybos metu kaip atlieka susidarantis fosfogipas yra užterštas fosforo rūgštimi, todėl jį būtina eliminuoti – šį vaidmenį atlieka ceolitas, kuris yra stiprus sorbentas. Eksperimentų metu mokslininkai nustatė optimalų visų medžiagų kiekį, reikalingą geriausios kokybės galutiniam produktui.
Išsiaiškinta, kad optimali ceolito proporcija reikalinga rūgščių priemaišų sorbcijai yra 5 proc. Kalbant apie rūgščių ir šarmų pusiausvyrą, 5 proc. aktyvatoriaus mišinyje sukuria 6,95 pH, o 10 proc. – atitinkamai 6,07 pH terpę. Nustatyta, kad naudojant optimalų ceolitinio sorbento kiekį, sausų bandinių stipris gniuždant padidėjo, o galutinio produkto pH vertė tapo beveik neutrali.
Naudojamos vien tik atliekos
„Analogiškuose tyrimuose, kuriuose orientuojamasi į gipso gamybą iš fosfogipso, paprastai panaudojamos brangios rišamosios medžiagos ar aukšta temperatūra. Tuo tarpu mūsų išradime naudojamos tik atliekos iš skirtingų pramonės sričių – jų ne tik galima įsigyti už simbolinę kainą, bet taip pat paversti naudinga medžiaga statybų ir kitoms pramonės šakoms, kuriose naudojamas gipsas.
Sukurtas gipso akmuo yra stipresnis, jo gamyba yra paprastesnė ir efektyvesnė, be to, utilizuojamos nereikalingos atliekos“, – teigia dar viena inovacijos bendraautorė, mokslininkė Dalia Nizevičienė.
KTU mokslininkų grupė jau pateikė paraišką Lietuvos Respublikos valstybiniam patentų biurui dėl patento suteikimo jų išradimui. Kai tik jis bus gautas, mokslininkai ieškos galimybių bendradarbiavimui su verslo įmonėmis, siekdami komercializuoti išradimą. Technologijų perdavimą palengvina KTU Nacionalinis inovacijų ir verslo centras (NIVC), kuris veikia kaip „vienas langelis“, padedantis verslui bendradarbiauti su mokslu.
