Как часто и как давно мы слышим, что в Красноярске «снова введён режим НМУ»? Теперь словосочетание «неблагоприятные метеоусловия» вошло в обиход жителей Ачинска, Минусинска, Норильска. А впереди отопительный сезон, когда котельные – большие и маленькие – вновь заработают на полную мощность.
Мелкодисперсные частицы РМ2,5 и РМ10, образовавшиеся при сжигании бурого угля, зола, которую отправляют на полигоны для захоронения – едва ли не самый главный виновник «чёрного неба» над мегаполисами. И их, оказывается, может не стать в обозримом будущем, благодаря новым разработкам учёных «Красноярского научного центра Сибирского отделения Российской Академии наук», которые придумали, как обратить вредную пыль в полезную стеклокерамику.
РМ 2,5 – частицы диаметром меньше 2,5 микрон, РМ 10 – соответственно, меньше 10 микрон. И те, и другие очень долго находятся в атмосфере во взвешенном состоянии. Вдыхая их, человек наносит огромный вред своему организму. А РМ2,5 не выводятся из организма вовсе. При этом, в золе при сжигании угля содержится до 40% таких частиц. Как с ними бороться? Ответ прост – улавливать и утилизировать. И учёные неустанно ищут такие способы.
«Один из путей, которые мы разрабатывали, это получение керамических материалов на основе таких дисперсных частиц», –рассказывает старший научный сотрудник Института химии и химической технологии СО РАН Елена Фоменко.
Но для начала предприятия, которые на регулярной основе сжигают бурый уголь, должны обзавестись фильтрами, чтобы зольная пыль не попадала в воздух. А задача учёных – не дать попасть ей на золоотвалы.
«Один из вариантов, которые мы предложили – получение керамических материалов на основе зольных отходов. То, что мы использовали мелкодисперсные частицы, позволило нам исключить энергоёмкую стадию размола, которая обычно используется при производстве керамики из других материалов. Мы взяли золу без измельчения, её компактировали и при достаточно низких температурах получили образцы», - говорит Елена Фоменко.
Кроме того, преимущество нового способа обращение зольных отходов в стеклокерамику заключается в том, что использовано техногенное сырьё одного источника – не нужно готовить никаких смесей. Керамика из частиц РМ2,5 и РМ10 – очень перспективное направление. Это материалы с улучшенными свойствами, с хорошей микроструктурой и высокой прочностью – на этот раз разработка сотрудников красноярского научного центра показала прочность до 100МПа. Кроме того, полученная стеклокерамика обладает магнитными свойствами, характерными для магнито-мягких материалов. Человечество же, лишившись вредных дисперсных микросфер в воздухе, получит полезные изделия.
«Это – техническая керамика, которую вряд ли вы будете использовать у себя дома. Но вполне можно из угольной золы производить прочный кирпич или облицовочную плитку. Или, например, использовать для изготовления керамических вставок в каких-то приборах»,- рассказала Галина Акимочкина, ведущий инженер Института химии и химической технологии СО РАН, соавтор этой работы.
Исследование сибирских учёных в большей степени направлено на наш регион, и было выполнено при поддержке Красноярского фонда науки и Российского научного фонда (проект № 22-27-20039). Однако проблема утилизации зол характерна для всей России – на данный момент в нашей стране утилизация находится на уровне 10-15%. Основная область утилизации – захоронение. Способ устаревший и неперспективный.
В энергетической стратегии заявлено, что к 2030 году Россия должна выйти на уровень 50% утилизации золы, остающейся после сжигания угля. Именно поэтому многие предприятия, в первую очередь ТЭЦ, заинтересованы в новых областях применения золошлаковых отходов. И уже готовы взять на вооружение разработку учёных Сибирского отделения РАН. Как только это произойдёт, города Красноярского края смогут дышать чистым воздухом, а понятие «чёрное небо» уйдёт в историю.
Наталья Смирнова