Odpad při výrobě cihel: Problém a potenciál

Odpady skrývají nevyužitý potenciál. Pro jednoho odpad, pro jiného poklad. Český podnikatel Petr Španiel hodlá do konce roku spustit průmyslovou výrobu cihel či zámkové dlažby z odpadu vršícího se na skládkách.

Využití odpadních kalů z recyklace plastů

I recyklace produkuje odpad, spotřebovává energii a někdy mohou její negativní dopady převažovat nad výrobou nových materiálů a produktů. To chce právě změnit projekt zaměřený na zpracování odpadních kalů z recyklace plastů, se kterým přišel vědec Silvestr Figalla z Ústavu chemie materiálů Fakulty chemické Vysokého učení technického v Brně. Navržené řešení udělá z dříve nebezpečného a problematického odpadu, který bylo možné pouze skládkovat, dále využitelnou surovinu.

Kaly tvořící se při praní kontaminovaných plastů jsou často přehlíženým důsledkem recyklace. Vznikají jako produkt čištění technologické vody, která je po přečištění prakticky bezezbytku v procesu recyklace opětovně používána. Oddělené nečistoty tvořící odpad obsahují stále značné množství plastového podílu ve formě malých částeček, mikro- a nanoplastů.

Prvotní záměr byl tento plastový podíl z kalu dodatečně separovat, avšak narazil na ekonomickou neschůdnost. Plasty jsou v současnosti velmi levné a jejich složitá záchrana je nerentabilní. Kilogram běžných plastů jako PE, PS, PP a PVC stojí stejně jako točené pivo. Rentabilita je i v případě řešení recyklace na prvním místě. Bylo tedy třeba najít využití kalu ve formě, ve které vzniká, bez nutnosti dodatečné úpravy.

Kal lze uplatnit jako surovinu při výrobě cihlářských výrobků v podobě tzv. vylehčovadla. Při výrobě cihel se do použité hlíny běžně přidávají spalitelné látky tvořící ve výrobku po vypálení malé dutinky, čímž jej činí lehčím. K tomuto účelu se běžně využívají dřevěné piliny. Avšak pilin je v současnosti na trhu nedostatek kvůli přesunu zpracování českého surového dřeva do zahraničí. Výzkumníky zpracovávaný kal může díky svým vlastnostem piliny nahradit. Dokonce jej tvoří zhruba z poloviny hlína, která se do něj dostává z recyklovaných nečistých zemědělských fólií.

Čtěte také: Hospodářství s odpady v Holešově

Zajímavostí je, že i tyto zemědělské fólie jsou dopravovány z celé Evropy, česká cihla by tak v budoucnu mohla obsahovat malé množství hlíny např. ze španělského skleníku. Kaly lze uplatnit lokálně v nejbližší cihelně, které jsou díky omezení dopravy stavebního materiálu v tuzemsku rozmístěny rovnoměrně. Metoda má tak nemalý ekonomický benefit, a to jak na úspoře nákupu stávajících vylehčovadel, tak na straně původce kalu, který za jeho likvidaci platí.

Nalezené řešení je poučné v tom, že se občas vyplatí zabrousit do zcela jiného oboru a nedržet se pouze očekávané role a oblasti výzkumu. „Někdy i svérázné a odvážné řešení může být to pravé. K nápadu vyzkoušet zamísení odpadního kalu obsahujícího plasty jsem dospěl náhodou, a to díky své zálibě ve výrobě keramiky. Do keramických hlín se běžně přidávají spalitelné látky, například papír, pro úpravu jejich zpracovatelnosti a finálních vlastností hlíny i výrobků. Získané vzorky kalů mi tyto suroviny připomínaly,“ říká Silvestr Figalla.

„Tyto aktivity se náhodou sešly se zájemcem ze strany jednoho velkého výrobce cihel a stavebních prvků, který na našem pracovišti diskutoval možnosti průzkumu alternativních vylehčovadel. O existujícím nedostatku těchto přísad jsme do té doby neměli ponětí. Po domluvě jsme mohli výzkum ve specializované cihlářské laboratoři tohoto výrobce realizovat, což nám přineslo užitečný vhled do problematiky a možnost konzultovat dané téma s odborníky z praxe.“

Velkým problémem využití jakéhokoliv kalu je vysoký obsah vody. Ten znemožňuje tyto odpady spalovat a zvyšuje náklady na dopravu. Při navrhovaném využití voda obsažená v kalu ve výši 80 % nevadí. Cihlářská hlína se uměle dovlhčuje, aby dosáhla potřebné plasticity. Cihly se před výpalem suší, při výpalu se může uplatnit energetický obsah spalitelných látek z kalu, tvořených zejména plasty a papírovinou z etiket recyklovaných plastových výrobků. Přídavek kalu tak vede k úspoře plynu na vypalovací peci a má i další pozitiva jako zvýšená pevnost ještě nesušených i sušených, ale nevypálených cihel. To umožnuje robotizovanou manipulaci s těmito výrobky bez rizika jejich deformace nebo praskání. Problematické látky obsažené v kalu navíc při výpalu bezezbytku shoří.

„V naší práci je často zadán pouze očekávaný výsledek, cesta k němu je většinou ponechána v rukou výzkumníka. Motivuje mne možnost posunout vývoj techniky vpřed, byť k samotné realizaci nápadů v praxi dochází jen zřídka a mnohdy chybí zpětná vazba o dalším osudu odevzdané práce. Snem každého je přijít s něčím opravdu revolučním. Tuto možnost technologicky zaměřené projekty ze své povahy zpravidla nenabízejí, výsledné řešení problému je jen jedním z mnoha možných řešení. Ve zmíněném výzkumu vidím možnost pomoci přírodě odstraněním zdroje odpadu, který se do ní vyváží. Řešitelé jsou sdruženi v konsorciu univerzit VUT v Brně, UTB ve Zlíně, VŠCHT v Praze a společností s ručením omezeným Fortemix, ZODPA a ASIO TECH. Tito partneři zkoumají problém vlastní cestou nebo v některých oblastech spolupracují, aby nalezli možná řešení.“

Čtěte také: Dětské papírové pleny: složení a likvidace

Cirkulární ekonomika a stavební odpad

Cirkulární ekonomika je způsob výroby a spotřeby, který díky sdílení, pronajímání, opětovnému používání, opravování, repasování nebo recyklaci zhodnocuje již existující výrobky, suroviny a materiály. Dokument Maximálně cirkulární Česko v roce 2040 se prolíná apel na potřebu posílení předcházení vzniku odpadů, jelikož se jedná o nejvyšší stupeň hierarchie nakládání s odpady a je tak nedílnou součástí oběhového hospodářství. Snahou strategie je zkvalitňovat odpadové hospodářství, s důrazem na opětovné použití a recyklaci, zlepšením zejména v oblasti stavebního a textilního odpadu, bioodpadu apod.

Pro průmysl, stavebnictví a energetiku je využívání druhotných surovin prioritou. Stát ve veřejných zakázkách podpoří ty podniky, které používají výrobky s obsahem druhotných surovin a recyklátů. Do procesu návrhu a výroby by měly firmy v maximální možné míře zavádět nové výrobní metody využívající nejmodernější technologie k cirkulárnímu cyklu produktů. V současné době k tlaku na využívání recyklovaného kameniva pro výrobu betonu přispívá i nedostatek přírodního kameniva z důvodu vyčerpávání provozovaných přírodních zdrojů, kde je přírodní kamenivo těženo.

Stavební výrobky, mezi které patří i kamenivo jakéhokoliv původu, nejsou výrobky spotřební, ale jsou to výrobky určené pro realizaci staveb s životností 50 let i vyšší. V případě kameniva do betonu není kamenivo koncovým stavebním výrobkem zabudovávaným do stavby nebo její části, ale je jednou ze složek pro výrobu betonu. Výrobcem deklarované vlastnosti kameniva jsou základním podkladem pro navrhování složení betonové směsi a limitují použití betonu pro stavební konstrukce se specifickými požadavky, zejména podle působení prostředí, provozní životnosti a funkce betonové konstrukce ve stavbě.

Při splnění zásad cirkulární ekonomiky musí být zajištěna průmyslová výroba druhotných surovin pro výrobu recyklovaného kameniva sloužícího následně pro výrobu betonu. Využívání druhotných surovin jako odpadu souvisí s odpadovou legislativou, kterou je třeba zapracovat do systémů řízení výroby a přejímacích podmínek druhotných surovin.

Definice pojmů

• Odpad: každá movitá věc, které se osoba zbavuje, tj. má úmysl nebo povinnost se jí zbavit. Má se za to, že osoba má úmysl zbavit se movité věci, pokud tuto věc není možné používat k původnímu účelu.
• Stavební a demoliční odpad: odpad vznikající při stavebních a demoličních činnostech.
• Recyklace odpadu: způsob využití odpadu, jímž je odpad znovu zpracován na výrobky, materiály nebo látky, ať pro původní nebo pro jiné účely; recyklace odpadu zahrnuje přepracování organických materiálů, ale nezahrnuje energetické využití a přepracování na materiály, které mají být použity jako palivo nebo jako zásypový materiál.

Normy a legislativa

Až změna A1 normy ČSN EN 12620:2002 Kamenivo do betonu z roku 2008 přinesla požadavky na recyklované kamenivo. Změna je datována rokem 2008 a tomu odpovídají požadavky a kategorizace složek hrubého recyklovaného kameniva, které však nevyhovují dnešním trendům, požadavkům ani používaným technologiím průmyslové výroby recyklovaného kameniva z druhotných surovin, původem ze stavebního demoličního odpadu.

Čtěte také: Zdravotnický odpad a jeho definice

Z analýzy ČSN EN 12620+A1:2008 vyplývá, že kategorizace složek hrubého recyklovaného kameniva podle tabulky č. 20 normy nemá potřebnou vypovídací schopnost, protože např. v kategorii Rc není obsažen jenom beton dříve použitý v konstrukci, ale i jiné částice včetně omítky, může se tedy jednat o směsný recyklát. Norma nezavádí značení s možností kategorizace jednoho druhu recyklovaného materiálu tvořícího recyklované kamenivo pro použití pro výrobu konstrukčních betonů tříd vyšších, než doporučuje ČSN EN 206+A2:2021, a s vyšším objemem recyklovaného kameniva, např. 50 % objemu.

Je třeba zmínit, že CEN dlouhodobě řeší normalizační úkol na vypracování nové evropské normy - prEN 17555 - 1 Aggregates for construction works - Part 1: Characteristics, která by měla nahradit normu EN 12620+A1:2008. Norma by měla specifikovat vlastnosti kameniva pro použití v betonu pro budovy, silnice a jiné inženýrské stavby, pro malty, asfaltové směsi pro povrchové úpravy pro silnice, letiště a jiné dopravní plochy, stmelené a nestmelené směsi.

Kamenivo do betonu je stavební výrobek, u kterého je uvádění a dodávání na jednotný trh EU regulováno nařízením (EU) č. 305/2011. Povinnosti výrobců před uvedením výrobku na trh stanoví nařízení (EU) č. 568/2014, příloha V, které mění přílohu V, nařízení (EU) č. 305/2011. Výrobce recyklovaného kameniva v případě, že dodává recyklované kamenivo na trh podle harmonizované normy ČSN EN 12620+A1:2008, se řídí ustanovením této normy a na základě provedené počáteční zkoušky typu výrobku a provedené počáteční inspekce řízení výroby oznámeným subjektem je povinen vydat prohlášení o vlastnostech podle nařízení (EU) č. 574/2014, které mění přílohu III, nařízení (EU) č. 305/2011.

ČSN EN 206+A2:2021, Beton - Specifikace, vlastnosti, výroba a shoda, stanoví požadavky na beton a jeho složky. Z odstavce (2) je možné usoudit, že když národní norma, nebo jiný národní předpis nestanoví vhodnost recyklovaného kameniva do betonu, tak není možné beton s recyklovaným kamenivem s doporučeným objemem podle tabulky E2 ČSN EN 206+A2:2021 použít, i kdyby splňoval požadavky ČSN EN 12620+A1:2008.

Doplňková ČSN P 73 2404:2024 stanovila nově typ recyklátu 1 jako jediný vhodný pro výrobu betonu, který je prakticky kategorií Rc,90 podle ČSN EN 12620+A1:2008, ale jen s částicemi z betonu (z betonové drtě). Připouští se ale stále maximálně 10 % složek jiných než beton a připouští se i částice FL (ostatní příměsi - plovoucí materiál), maximálně 0,2 % objemu. K takovému kamenivu ovšem nemůže být připojeno označení CE.

Využití odpadu z těžby nerostných surovin

Produkce odpadů z těžby nerostných surovin je u nás dosti značná. Největším zdrojem je těžba uhlí, v menší míře pak těžba vápence, živců, kaolínu, sádrovce, písků, jílů, cementářských surovin, čediče, betonitu, grafitu, fluoritu, štěrkopísku, stavebního kamene, cihlářských surovin atd. V důsledku zvětrávání a vyluhování srážkovými vodami dochází k uvolňování těžkých kovů a jiných škodlivin.

Některé odpady mohou být využívány jako surovina pro výrobu cihel, tvarovek, pórovitého kamenina (hlušina), při rekultivacích (výsypkové a odvalové zeminy), palivo (uhelné prachy a kaly), při výrobě hnojiv. nenakládá se s nimi tedy jako s odpadem. Zneškodňování odpadů z těžby nerostných surovin se provádí většinou skládkováním nebo fyzikálními a chemickými metodami. Flotační kaly se ukládají na odkaliště.

Uhelné prachy a kaly ukládané u nás jako odpad zaujímají značnou část území a mohou negativně ovlivňovat životní prostředí. V současné době probíhá výzkum zaměřený na použití výpěrků z uhelných prádelen a částečně i využití uhelných kalů pro výrobu lehkého umělého kameniva.

Alternativní materiály pro výrobu cihel

Nejen odpadní kaly z recyklace plastů a těžby nerostných surovin mohou být využity při výrobě cihel. Existují i další inovativní přístupy, které využívají různé druhy odpadu jako surovinu pro výrobu stavebních materiálů:

• Mořské sedimenty: Francouzská společnost Gwilen vyrábí dlaždice a obklady ze sedimentů z mořského dna. Hlavní část sedimentu tvoří jíl, který se přirozeně míchá s pískem a zbytky mořských řas.
• Mořské řasy: Mexičan Omar de Jesús Vázquez Sánchez využívá invazivní řasy z rodu hroznovice (Sargassum) smíchané se stavební drtí k výrobě ekologických cihel "sargablock". Tyto cihly jsou lehčí než klasické a obsahují od 40 do 60 procent mořské řasy.
• Cukrová třtina: Výzkumníci z University of East London vyvinuli cihlu zvanou sugarcrete, ve které vlákninu z cukrové třtiny zkombinovali s pískem a minerály. Její výroba má šestkrát menší uhlíkovou stopu než produkce hliněných cihel.

Efektivní výroba hliněných cihel s využitím odpadu

Existuje účinná alternativa pro bezpečnou likvidaci průmyslových vedlejších produktů, jako je lomový prach a skleněný prášek, jejich částečným začleněním do hliněných cihel nahrazením říčního písku, který je nákladnou složkou a jehož dostupnost je omezená. Cílem je hledat inovativní výrobu energeticky účinných cihel, šetrných k životnímu prostředí ve výrobním procesu a pro konečné použití výrobků z hliněných cihel.

Různé materiály používané při výrobě hliněných cihel jsou:

• Jíl (C): Jemnozrnný přírodní horninový nebo půdní materiál, který kombinuje jeden nebo více jílových minerálů s možnými stopami křemene, oxidů kovů a organických látek.
• Písek (S): Přírodní říční písek je přirozeně se vyskytující zrnitý materiál složený z jemně rozmělněných hornin a minerálních částic. Jeho složení je většinou oxid křemičitý (oxid křemičitý), obvykle ve formě křemene.
• Cihlářská hlína (RE): Obecně se získává z krystalické horniny a běžně se vyskytuje v teplém, mírném a vlhkém podnebí pod listnatými nebo smíšenými lesy.
• Lomový prach (QD): Obsahuje oxid křemičitý, což je bezbarvá krystalická sloučenina, která se nachází hlavně v přírodním písku, křemeni, pazourku atd. a je důležitou složkou při zvyšování pevnostních vlastností materiálů.
• Skleněný prášek (GP): Skládá se hlavně z oxidu křemičitého. Jakmile odpadní sklo vznikne, je ukládáno na skládky, ročně se po celém světě vyprodukují miliony tun odpadního skla.

Recyklovaný cihlový materiál

Recyklovaný cihlový materiál je prodáván za sníženou cenu, které zohledňuje jeho specifické vlastnosti, jako jsou drobné tvarové či rozměrové odchylky a přirození barevné rozdíly. Odřezky po pokládce nevyžadují žádnou sociální povrchovou úpravu, protože lícové cihly jsou přirozeně mrazuvzdorné, odolné vůči povětrnostním vlivům a velmi pevné. Díky těmto vlastnostem mají dlouhou životnost i při venkovním použití. S ohledem na přírodní charakter páleného materiálu se odpovědnost za vady nevztahuje na barevné rozdíly, rozměrové, tvarově či povrchové odchylky.

tags: #odpad #pri #vyrobe #cihel

Oblíbené příspěvky:

• Základy matematiky pro nejmenší
• Snadný Způsob, Jak Začít s Kompostováním
• Složení komunálního odpadu
• Test zatahovacích pytlů
• Kreslení zajíce krok za krokem