Naukowcy z NTU znaleźli sposób, jak uniknąć składowania na wysypiskach nawet do 100 mln ton odpadów piasku odlewniczego rocznie. Ten produkt uboczny przemysłu odlewniczego można wykorzystać do produkcji nowego rodzaju betonu, który składa się z piasku, cementu, kruszywa i wody. 

Kłopotliwy odpad, który może stać się wartościowym surowcem

Odlewnie wykorzystują piaski krzemionkowe do tworzenia form, które nadają kształt stopionym metalom. Jak tłumaczy badacz z NTU: odlewanie piaskowe jest jednym z powszechnych procesów odlewania metali, w którym stopiony metal wypełnia wnęki wykonane z piasku w celu wytworzenia określonych produktów metalowych. Typowe metale to aluminium, stal i żeliwo. Piasek jest ponownie wykorzystywany, dopóki nie straci swoich właściwości dla wymaganego procesu, potem staje się odpadem odlewniczym.

Odlewanie metali. Produktem uboczym jest piasek odlewniczy traktowany jako odpad. Fot. Adobe Stock

Każda niewłaściwa utylizacja odpadów piasku odlewniczego może powodować zagrożenie dla środowiskowa naturalnego. Szacuje się, że przemysł odlewniczy na świecie generuje około 100 mln ton odpadów piasku odlewniczego rocznie, z czego większość trafia na wysypiska śmieci.

Mniej wytrzymały, ale o wiele bardziej ekologiczny

Badania NTU, prowadzone przez profesora Amina Al-Habaibeha, wykazały, że beton wykonany z odpadowego piasku odlewniczego ma wytrzymałość na ściskanie około 23 N/mm2. Przy współczynniku zastąpienia do 30%, wytrzymałość na ściskanie betonu na bazie piasku odlewniczego z recyklingu była równoważna do 78% normalnego betonu. Naukowcy wykorzystali standardowe metody oceny betonu do przetestowania nowo zaproponowanej mieszanki betonowej. 

W oparciu o wykorzystany piasek odpadowy wyprodukowaliśmy próbki i przetestowaliśmy je na ściskanie, aby ocenić ich wytrzymałość w porównaniu z próbkami wykonanymi ze świeżego standardowego piasku - relacjonuje profesor Al-Habaibeh i dodaje: na podstawie eksperymentalnie przetestowanego piasku odpadowego stwierdziliśmy, że zmniejsza on wytrzymałość produktu betonowego w zależności od mieszanki. Jednak wytrzymałość betonu może być nadal odpowiednia dla wielu produktów.

Gotowe produkty betonowe. Fot. Adobe Stock

Do produktów tego typu zalicza się m.in. krawężniki, kostkę brukową, nawierzchnie ścieżek rowerowych i inne „lżejsze” produkty betonowe, a także płyty żwirowe lub płyty bazowe do ogrodzeń i słupków betonowych.

Większe oszczędności i mniejsze emisje CO₂

Projekt wykazał, że można zmniejszyć zużycie naturalnego piasku, który powoli staje się surowcem deficytowym (a zatem coraz droższym) i jednocześnie znacznie ograniczyć produkcję odpadów piasku odlewniczego, który do tej pory niemal w całości trafiał na wysypiska.

Dzięki wykorzystaniu odpadowego piasku odlewniczego można obniżyć całkowity koszt betonu i jednocześnie zmniejszyć emisję CO₂ z transportu – podkreślił profesor.

Recykling odpadów piasku odlewniczego, zamiast stosowania nowego piasku, może skutkować niewielkim spadkiem parametrów technicznych końcowych produktów betonowych, ale ta redukcja jest nadal całkowicie akceptowalna dla szeregu produktów, w zależności od potrzebnego zastosowania. Dlatego piasek odlewniczy może być skutecznie stosowany jako częściowy lub całkowity zamiennik standardowego piasku w zadowalającej jakości zaprawach i betonach.

Przeczytaj także: Długowieczność rzymskiego betonu – zagadka rozwikłana