Сланцевую отрасль Эстонии может помочь сохранить зола

В 1990 году на оборудовании цеха по производству фундаментных блоков из золы и песка на территории «Сланцехима» в Кохтла-Ярве (ныне это предприятие «VKG») были проведены промышленные испытания по получению нового материала для строительства только из смеси сухой, свежей сланцевой золы и золы из отвалов Нарвских электростанций с добавлением песка, но - это важное отличие! - без добавки цемента. Была выпущена промышленная партия изделий из этого материала. И, несмотря на далеко не оптимальные производственные условия, свойство этого материала выдерживать нагрузки характеризовалось маркой более М500, а способность к изгибу - М200. Морозостойкость, водонепроницаемость были выше, чем у бетона аналогичной марки. 

Для сравнения: сегодня применяемый в строительстве бетон обычно имеет марку М300. Пятисотый считается уже особенно крепким и применяется на таких объектах, как аэродромы. Между тем полученный нами материал мог превысить и показатели в М1000. Обеспечить же для традиционного бетона способность к изгибу означает снабдить его арматурой, превратить в железобетон. Нашему материалу арматура не требовалась.

Что придавало новому строительному материалу из золы такие особенности? 

Визуальные наблюдения и исследования под микроскопом тогда показали, что материал состоит из единого сростка однотипных кристаллов. Не буду утомлять читателя технологическими тонкостями, скажу только, что полученный нами из двух видов золы материал имел однотипную внутреннюю структуру, тогда как в обычном бетоне песок и гравий химически не были связаны с цементом и кристаллы в структуре бетона занимали не весь объём. 

Новый материал имел ещё одну особенность. В начальный период процесса его получения, когда каждая частичка окружена гелем кристаллогидратов, эта смесь очень пластична и микронные размеры частиц позволяют методом обычной экструзии (получение изделий путём продавливания вязкого расплава через формующее отверстие), получать изделия с тонкими стенками, пористые, оптимального сечения и с замкнутыми полостями. То есть открывались возможности и для разнообразия форм строительных материалов. Для изделий из бетона, в составе которого есть портландцемент, такой процесс невозможен. Иными словами, из бетона деталь поизящнее не сделаешь. Точнее, придание бетонным деталям особых форм возможно процессом не формовки, а выдавливания отверстий, но это требует больших производственных площадей, и качество всё равно получается не то. 

Какая судьба постигла технологию получения строительного материала из золы без добавления цемента? Увы, печальная. Мы собирались строить завод в Кохтла-Ярве, финансирование должно было поступить из союзных источников, но грянули события 1991 года и поставили на наших планах крест. Был некоторый интерес возможных инвесторов к этой технологии в конце 90-х, но дело успехом не увенчалось. Между тем сегодня самое время обратить внимание на неё.

Экономическая эффективность процесса, на мой взгляд, очевидна. Создание нового материала - это всего две производственные операции, смешение и экструзия, давно известные и обеспеченные широкой линейкой серийно выпускаемого оборудования, причём автоматизированного. Сырьё - это полностью отходы, при этом важно, что стоимость простого складирования их сейчас выше себестоимости производства изделий из них же. Переработать золу по нашей технологии - дешевле, чем хранить её. Зольность эстонского сланца достаточно высока - порядка 60 процентов, в Эстонии скопились сотни миллионов тонн золы и за последние три десятилетия, несмотря на все разговоры о потенциале этого сырья, процент фактической утилизации золы снижается (с 5 до 1-2). То есть её становится ещё больше. А в разговорах дело тонет потому, что никто, как видно, так и не знает - что же действительно нового можно из неё сделать. Пока в золе видят в основном добавку то к цементу, то ещё к чему-либо.

Проблема Нарвских электростанций состоит в том, что значительная часть получаемой там энергии попросту выбрасывается. А ведь можно было бы, сжигая на них тот же сланец и производя из получаемой золы строительный материал по описанной технологии, создавать дополнительный товар, стоимость которого будет в 2-3 раза выше стоимости электроэнергии и значительно поднимет КПД предприятия (тем более, энергия, необходимая для производства, на месте дешевле, чем с добавкой тарифов на доставку по сетям). Электростанции в таком случае можно квалифицировать как комбинаты стройматериалов с попутным получением электроэнергии. Это, между прочим, позволит требовать от Евросоюза для данного производства бесплатных квот на СО2. Ведь при производстве строительных изделий через портландцемент выделяется 1 тонна углекислого газа на 1 т цемента, а при производстве с использованием золы - в 2-3 раза меньше, плюс решается пресловутая проблема отходов. 

Для предлагаемого процесса пригодна любая текущая зола, в том числе от производства сланцевого масла. Конечно, сланцевая зола не вытеснит портландцемент полностью, но у неё есть свои ниши, где цемент использовать невозможно или невыгодно. Такими нишами являются дороги (бетонные дороги в США имеют гарантию в 30-50 лет, тогда как наши асфальтовые надо ремонтировать чуть ли не каждый год), строительные перекрытия без арматуры (арматура в составе железобетона дороже цементного компонента), внешние панели, которые позволяют легче решать задачу утепления зданий.  Сырья для предлагаемого материала в Эстонии хватит на десятки лет. Далее можно использовать отвалы шахт, есть и другие варианты. 

При изготовлении изделий с равными потребительскими качествами, но из разных материалов 1 тонна сухой золы будет заменять более 3 тонн портландцемента. Прибыль от использования 1 т сухой золы, понятно, выше, чем стоимость 3 т цемента. Производство изделий из нового материала - это процесс не только с высокой прибавочной стоимостью, но и уникальный в масштабах ЕС, что повышает экспортные возможности Эстонии.  

Итак, получение нового материала из золы позволяет поднять эффективность переработки сланца в производстве электроэнергии или масла, не бояться ни снижения цен на нефть, ни ужесточения норм на выбросы и сохранить отрасль, благодаря снижению её негативного влияния и росту дополнительной стоимости. Но дело не только в соответствии сегодняшним условиям, думать надо и о правилах энергетической «игры» недалёкого будущего. 

Уверен, что в перспективе энергетический баланс будет смещаться в сторону газа, точнее метана. Лет через 5-10 Россия будет продавать не сжиженный природный газ, а только сжиженный метан. Высшие углеводороды будут отделяться и с большой выгодой перерабатываться, что позволит снизить цену на метан, который не будет содержать никаких примесей. Подземная газификация решит экологические проблемы сжигания и добытого угля. Угольный газ, как и природный, тоже можно разделять на метан и высшие углеводороды с последующей их переработкой в пластмассы. Таким образом, ещё до 2050 года мы столкнёмся с настоящей «метановой революцией», то есть переходом на сжигание только метана, который намного дешевле, технологичнее и экологичнее любой зелёной энергии (ветряной, солнечной, дровяной и т. п.). Кстати, и для биомассы в новых условиях место найдётся: при огромном выпуске пластмассы все биоотходы легко утилизировать в ней как экологически чистую добавку. Останется только пересмотреть Парижские соглашения, являющиеся чисто декларативными, научно не обоснованными, экономически и экологически не просчитанными. 

Каково эстонскому сланцу и построенной на нём уникальной сланцевой отрасли будет конкурировать с метаном? Вот это действительно вызов! Может быть, сланцевое масло и тогда найдёт свою нишу и сегодняшняя ставка государственного предприятия «Ээсти Энергиа» на масло действительно оправданна и перспективна? Не знаю. Пока мне больше кажется, что, учитывая слабые места нефти перед газом и карусель нефтяных цен, такая ставка всё-таки является игрой на грани экономического провала. Но, как бы то ни было, «метановая революция» заставит использовать сланец по-новому, а технология масштабной переработки главного сланцевого отхода - золы - в прочный и широко востребованный материал для строительства даёт для этого шанс.

Выбор предлагаемого пути сделает Эстонию экономически действительно независимой. И это не кабинетная идея, а проверенная на промышленном оборудовании технология, готовая к использованию ещё 30 лет назад и сейчас нуждающаяся лишь в привязке к современному производству. Мною поставлены о ней в известность представители государственной власти Эстонии, «Ээсти Энергиа», здешних научных кругов. Жду результата, хотя иллюзий не питаю.