Вторичное применение рекуперационных битумов из отходов рулонных материалов

Актуальность. Рассматривается проблематика утилизации и вторичного использования битумных компонентов из отходов кровельных материалов, вызванная острой необходимостью минимизации экологического воздействия и экономически эффективного использования природных ресурсов.

Исследование обусловлено существенной ролью битумных материалов в строительной отрасли и проблемами, связанными с их утилизацией после окончания срока службы, включая экологическую угрозу от накопления отходов и утрату первоначальных свойств материалов под воздействием деструктивных факторов, таких как ультрафиолетовое излучение, температурные перепады и влажность.

Цель исследования заключается в оценке эффективности методов рекуперации битума, при которых используются различные органические растворители. В работе особый акцент сделан на химическом методе, характеризующемся применением активных химических компонентов для растворения и извлечения битума, таких как технический керосин, трихлорэтилен, хлороформ и тетрахлорметан. В качестве контрольного образца для сравнения рассматривался битум, извлеченный термическим способом из рубероида без воздействия растворителей.

Методы исследования. Применение органических растворителей оценивалось через анализ полярности и способности растворять определенные группы углеводородов, что позволяло селективно изменять химический состав битума. Проведенные исследования включают методы жидкостно-адсорбционной хроматографии и дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) для определения изменений в групповом составе и тепловых свойствах битума соответственно.

Результаты показывают, что изменение концентрации углеводородных групп в битуме под воздействием растворителей влияет на физико-химические свойства материала, что открывает перспективы для его повторного использования в производстве строительных и дорожных покрытий. Изменения в тепловом потоке, наблюдаемые при ДСК, позволяют оптимизировать свойства извлеченного битума и повышают эффективность его применения.

Выводы исследования подтверждают возможность интеграции рекуперированных битумных отходов в производственный цикл, что ведет к снижению потребности в первичных ресурсах и уменьшению экологической нагрузки от захоронения отходов, способствуя устойчивому развитию строительной отрасли.

1. Антонова И.И., Массарова Г.И. Утилизация отходов гидроизоляционных материалов на основе битума // Наследие В.И. Вернадского и современные проблемы экологии. 2023. Т. 1 (1). С. 179–182.

2. Красновских М.П. Перспективы термохимической утилизации многокомпонентных и загрязненных полимерных отходов // Транспорт. Транспортные сооружения. Экология. 2023. № 3. С. 50–58.

3. Мифтахов М.Н. Проблема утилизации битумных отходов // Социально-экономические и технические системы: исследование, проектирование, оптимизация. 2017. № 1 (74). С. 14–22.

4. Сагдеева Г.С., Патракова Г.Р. Переработка отходов производства и потребления с использованием их ресурсного потенциала // Вестник Казанского технологического университета. 2014. № 17 (6). С. 194–198.

5. Ермолаев Д.В., Мингалеева Г.Р. Механизм термического разложения асфальтенов природных битумов // Вестник Технологического университета. 2015. № 18 (12). С. 27–31.

6. Пискунов И.В., Белоконь Н.Ю., Глаголева О.Ф. Получение битумов из продуктов вторичных процессов – остатков процессов висбрекинга и деасфальтизации // Труды Российского государственного университета нефти и газа имени И.М. Губкина. 2021. № 2 (303). С. 83–95.

7. Пискунов И.В., Белоконь Н.Ю., Глаголева О.Ф. Производство битумных материалов из нефтяных остатков и вторичных ресурсов // Нефть. Газ. Новации. 2021. № 6. С. 67–71.

8. Bolden J., Abu-Lebdeh T., Fini E. Utilization of recycled and waste materials in various construction applications // American Journal of Environmental Sciences. 2013. P. 94–24.

9. Cremiato R., Mastellone M.L., Tagliaferri C., Zaccariello L., Lettieri P. Environmental impact of municipal solid waste management using Life Cycle Assessment: The effect of anaerobic digestion, materials recovery, and secondary fuels production // Renewable Energy. 2018. № 124. Р. 180–188.

10. Aziz M.M.A., Rahman M.T., Hainin M.R., Bakar W.A. An overview on alternative binders for flexible pavement // Construction and Building Materials. 2015. № 84. Р. 315–319.

11. Mashaan N.S., Ali A.H., Karim M.R., Abdelaziz M. A review on using crumb rubber in reinforcement of asphalt pavement // Scientific World Journal. 2014. DOI: 10.1155/2014/214612

12. Garcia J., Hansen K. HMA Mix Type Selection Guide. Information Series 128. National Asphalt Pavement Association: Lanham MD, USA, 2001.

13. Adhikari B., De D., Maiti S. Reclamation and recycling of waste rubber // Progress in Polymer Science. 2000. № 25 (7). Р. 909–948.

14. Merdrignac I., Espinat D. Physicochemical characterization of petroleum fractions: the state of the art // Oil and Gas Science and Technology. 2007. № 62 (1). Р. 7–32.

15. Claudy P., Letoffe J.M., King G.N., Planche J.P., Brule B. Characterization of paving asphalts by Differential Scanning Calorimetry // Fuel Science and Technology International. 1991. № 9 (1). Р. 71–92.

16. Карпов Г.Н. Кровельным отходам необходима промышленная переработка // Вестник ОГУ. 2003. № 5. С. 144–147.

17. Халиулина Л.Э. Вторичное использование отходов кровельных материалов // Достижения науки и образования. 2018. № 17(39). С. 9–11.

18. Асадуллина З.У., Исмагилов С.А., Яковлев В.В. Технико-экономические и экологические преимущества природоохранной технологии // Башкирский химический журнал. 2012. № 2. С. 74–77.

19. Шеповалов П.П., Штыка О., Елубай М.А. Применение тяжелоутилизируемых отходов во время производства строительных материалов // Наука и техника Казахстана. 2022. № 3. С. 160–167.

20. Дронов С.В., Гаджиева А.Х. Применение кровельных битумсодержащих отходов в производстве битумных композиционных материалов // Известия Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета). 2019. № 49 (75). С. 36–39.

21. Шашмаркина А.Е., Сахибгареев И.Р., Каюкова Г.П., Романов Г.В. Техногенные нефтяные образования в окружающей среде – дополнительный источник углеводородного сырья // Вестник Казанского технологического университета. 2011. № 9. С. 208–213.

22. Walker I.D., Colwell R.R., Petrakis L. The rate of microIogical degradation of components of crude oils // Canadian Journal of Microbiology. 1976. № 22 (8). P. 1209–1213.

23. Medeiros P.M., Bicego M.C. Investigation of natural and anthropogenic hydrocarbon inputs in sediments using geochemical markers // Marine Pollution Bulletin. 2004. № 49. P. 892–899.

24. Moldovan J.M. Application of biological marker technology to bioremediation of refinery byproducts // Energy Fuels. 1995. № 9. P. 155–162.

25. Chainea C.H., Morel J.L., Oudot J. Land treatment of oil-based drill cuttings in an agricultural soil // Journal of Environmental Quality. 1996. № 25 (4). P. 858–867.

26. Шевцов С.А., Каргашилов Д.В., Животягин И.А. Экологически чистая пожаробезопасная и энергоэффективная технология переработки битумсодержащих отходов // Экология промышленного производства. 2020. № 1. С. 2–5.

27. Shevtsov S.A., Kargashilov D.V., Shutkin A.N. Fire and explosion safe technology of storage and regasification of liquefied petroleum gas // Chemical and Petroleum Engineering. 2018. № 54 (1−2). P. 38–40.

28. Radeef H.R., Hassan N.A., Abidin A.R. Enhanced Dry Process Method for Modified Asphalt Containing Plastic Waste // Frontiers in Materials. 2021. № 8. P. 1–14.

29. Шестаков Н.И., Чертес К.Л., Хохлова Н.В., Урханова Л.А. Биопозитивные технологии обращения с битумосодержащими строительными отходами // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2022. № 9 (765). P. 27–38.

30. Хохлова Н.В., Шестаков Н.И., Федосов С.В., Титова И.И., Сячинова Н.В. Особенности изменения битума в процессе рекуперации // Строительные материалы. 2023. № 7. P. 67–72.