Разработка Пермского Политеха позволит делать из рисовой шелухи товарные продукты

Статья опубликована в журнале Construction and Geotechnics. Исследование выполнено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».

После производства риса остается большое количество шелухи, например, в Китае – до 40 миллионов тонн в год, поэтому вопрос ее утилизации крайне актуален. 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 масс.% неорганических примесей, то в рисовой шелухе их содержание доходит до 19-21 масс.%. 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. Ученые Пермского Политеха предложили заменить невозобновляемое природное сырье на возобновляемое.

Одним 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 ПНИПУ 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. Такой способ переработки будет комплексным и эффективным решением экологической проблемы утилизации отходов производства риса.

ПНИПУ

1043 статей

Пермский национальный исследовательский политехнический университет (национальный исследовательский, прошлые названия: Пермский политехнический институт, Пермский государственный технический университет) — технический ВУЗ Российской Федерации. Основан в 1960 году как Пермский политехнический институт (ППИ), в результате объединения Пермского горного института (организованного в 1953 году) с Вечерним машиностроительным институтом. В 1992 году ППИ в числе первых политехнических вузов России получил статус технического университета.

Показать больше