Экологичный и биостойкий материал: новые решения для устойчивого развития

Экологичный и биостойкий материал: новые решения для устойчивого развития

Фото: © Ирина Борисова / Glavagronom.ru

Московский ученый нашел способ превратить борщевик в полезное растение

Ученый НИУ МГСУ нашел способ превратить борщевик Сосновского в полезное растение и использовать его в качестве экологически чистого стройматериала (утеплителя). Преподаватель кафедры строительного материаловедения Марк Содомон вместе со своей командой на протяжении четырех лет разрабатывал инновационные технологии, которые могут изменить подход к использованию растительных отходов в строительной отрасли, сообщает пресс-служба вуза.

«Мы решили создать эффективный биостабильный теплоизоляционный материал на основе недревесного растительного сырья (борщевика Сосновского, который широко распространен в Московской области). В ходе исследования выяснилось, что его применение в производстве теплоизоляционного материала позволит получить биостойкий теплоизоляционный композит строительного назначения, более эффективный, чем его аналоги, и при этом улучшить экологическую обстановку в агроэкосистеме Московской области за счет изъятия инвазивного вида из состава агробиоценоза», – говорит разработчик.

Марк Содомон создает утеплители из борщевика (источник: пресс-служба НИУ МГСУ)

Разработка технологии ведется уже четыре года. Чтобы продукт приобрел необходимую биостойкость, стебли подвергались модификации с помощью водного раствора боразотного соединения. Затем на основе органополимерного связующего (ПУ, ПВА, казеинового клея) и модифицированного борщевика был создан композит. Следующим этапом для образцов теплоизоляционных плит стали испытания на теплофизические свойства, прочность, плотность, водопоглощение.

По всем характеристикам образцы удовлетворяли требованиям ГОСТ, предъявляемым к теплоизоляционным материалам.

«Патент на биостойкий теплоизоляционный материал получен. Апробация материала пройдена на Апрелевском заводе теплоизоляционных плит. Все основные этапы изобретение прошло», – рассказывает Марк Содомон.

Основные преимущества растительного сырья (в том числе борщевика Сосновского) в современных строительных технологиях:

• экологичность конечного продукта, обусловленная природным происхождением основного компонента;
• широкая распространенность, доступность и возобновляемость источников сырья;
• легкость обработки, следовательно, минимальные издержки на производство, что обеспечивает высокий экономический эффект.

В условиях растущего внимания к экологии и устойчивому развитию, такие материалы становятся не просто альтернативой, а настоящим прорывом в области строительных технологий, уверены исследователи.

Как рассказали в пресс-службе университета, образцы, полученные в процессе исследования, показали высокие характеристики прочности и водопоглощения. Это открывает новые горизонты для применения экологически безопасных материалов в строительстве, что позволит не только уменьшить негативное воздействие на окружающую среду, но и помочь в борьбе с распространением борщевика, освободив территории от этого инвазивного растения.

Связанные вопросы и ответы:

Что такое экологичный и биостойкий материал

Чаще всего эти утеплители делают просто из макулатуры. Но иногда высушивают луговые травы, чтобы получить питательные вещества и сделать эковату . Из измельчённой макулатуры прессуют плиты, которые используются не только в качестве утеплителя, но и звукоизолятора. Обработка солями бора защищает материал от гниения и насекомых, а также предотвращает процессы горения. Но эковату и экоплиты нужно защищать от влажности. Других минусов у них нет.

Это не только опилки, которые применяются в качестве засыпного утеплителя на полах и внутри каркасных стен, но и маты, плиты из отходов строгания. Такие изоляционные материалы отличаются высокой стойкостью к атмосферным воздействиям и могут применяться на кровлях и фасадах.

Из этого растения делают и пеньку, и ленты для конопатки швов срубов, и плотные маты для утепления полов и стен. Используются конопляные утеплители, в частности, для теплоизоляции стропил и крыши. Для защиты от возгорания материал обрабатывается сульфатом аммония или содой, но набивочная вата часто обходится без добавок.

Как и из конопли, из этого растения делают ленты и плиты, используют в качестве набивочного материала, войлока или выдувной изоляции. Льняные утеплители — одни из самых недорогих, вопросов к экологической чистоте и безопасности нет. Применяются для утепления крыш, полов, стен, дверных и оконных проёмов.

Из соломенных блоков , можно вообще построить все стены. Сейчас плотные соломенные блоки прессуют в производственных условиях и используют для утепления фасадов, кровельных конструкций и полов. Чтобы защитить солому от биопоражения, плиты вымачиваются в медном купоросе.

Используются в качестве утеплителя и строительного материала очень давно. Да, камышом можно покрыть крышу, но сейчас из него делают прочные плиты, которыми можно утеплять практически что угодно.

Этот натуральный утеплитель получил название «камка». Водоросли, которые выбрасывает на берега морей и океанов после каждого шторма, раньше просто утилизировали, тратили на это деньги. Теперь из них делают эффективный утеплитель, который подходит как для наружного, так и для внутреннего применения.

Все вы знаете, как тепло в одежде из шерсти. У овец, которые выращиваются ради мяса, она тоже есть, можно использовать для создания войлока, лент и плит. Минус у шерстяных утеплителей единственный — они самые дорогостоящие из всех натуральных.

Из неё можно делать финишное напольное покрытие или использовать рулоны и маты в качестве дополнительного утепления и звукоизоляции дома. Применяется между стропилами, на стенах и полах. Сейчас есть производства, на которых утеплители в виде плит делают из старых пробок от бутылок.

Какие материалы считаются экологичными и биостойкими

Все больше внимания уделяется проблеме создания чистого микроклимата и его поддержания на приемлемом уровне. Одним из вариантов ее решения является переход на экологичные строительные материалы, которые абсолютно безвредны. Используя ресурсы натурального происхождения, можно внести свой малый вклад в решение проблемы окружающей среды.

Общие сведения

Модифицированная искусственная продукция для внутреннего декора, обстановки и ремонта, обычно имеет бюджетную стоимость и приятный внешний вид. Многие люди обращают внимание именно на эти критерии и спешат купить:

• имитированные стеновые панели;
• инкрустированные потолочные/половые покрытия;
• искусственные блоки;
• лакокрасочную продукцию;
• оригинальную мебель.

Расставив обманчивые приоритеты, покупатели забывают об эксклюзивной экологичности строительных материалов и о завтрашнем дне.

Первые заметные проявления неправильного выбора выражаются в характерном неприятном запахе и образовании удушливой атмосферы в помещении. В дальнейшем это может отразиться на ухудшении состояния членов семьи – ощутимое недомогание протекает почти бессимптомно. Косвенно причиной тому является экономия на удешевленном обновлении отделки, а прямым:

1. Токсичные и формальдегидные выделения, влияющие на разные органы.
2. Постоянное вдыхание канцерогенных соединений.
3. Тихое и мягкое отравление бензолом.
4. Дефицит свежего кислорода из-за его непроходимости через непроницаемые барьеры.

Решением проблемы станет замена «ядовитой» мебели и ремонт с применением экологически чистых безопасных строительных материалов. Одной из главных ошибок является использование синтетических аналогов стройматериалов в детских помещениях. Не стоит забывать, что их яркость и выразительность создается искусственно, с помощью вредных химических добавок.

Экологичность: критерии оценок

Неоценимая польза сырьевой базы естественного происхождения определяется по следующим мировым стандартам:

1. А – санитарная токсикологическая фабула. Выявляется изучением воздействия на здоровье населения в ходе измерений: электромагнитных, химических, радиологических. Путем экспертных анализов и исследований в специализированных лабораториях.
2. В – взаимодействие с окружающей атмосферой. Прослеживается в течение всего жизненного срока начиная от создания экоматериалов для строительства и до их полной утилизации. Оценивается по целому комплексу определенных характеристик.
3. С – ответственное отношение производителей к экологической обстановке. В расчет берется политика компаний, согласных с пропагандой «зеленых» социальных структур и настроенных на применение безопасных технологий.

Добровольное участие в проекте поощряется баллами, начисляемыми по каждому отдельному критерию. Выпускаемая продукция получает сертификационную маркировку, если результат начислений равен 75, или будет больше этой суммы. Высокая оценка подтверждается выдачей документации, значительно увеличивающей престиж бренда.

Самые чистые экологические материалы для строительства дома

Под такое определение попадает сырье, доказавшее свою безопасность по общепризнанной классификационной системе, учитывающей важные аспекты:

• Объем влияния кирпича, панелей, красок, положительно сказывающегося на износостойкости готового объекта и на дальнейшем условии проживания в этом здании.
• Природные свойства натуральных компонентов, участвующих в изготовлении продукции.
• Отсутствие опасных микро органических и радиоактивных соединений в структурной основе.
• Эффективность энергетических затрат, используемых в процессе производства и обработки комплектующих.
• Стойкое отношение к агрессивным факторам влияния и сроки допустимой эксплуатации с возможностью вторичного применения экологичных стройматериалов после их переработки.

Это интересно: о безопасности российского продукта скажет торговое клеймо «Листок жизни» или сертификация экодома от EcoMaterial. В других странах действуют другие «зеленые» знаки.

Для строительства стен

Перечислим материалы для возведения конструкций:

• Кирпич – обычный традиционный, формуется из глины с известняком. Керамический клинкер, получаемый путем замеса сложного состава силиката, каолина, шпата и особого обжига.
• Камень природного происхождения – имеет высокие показатели надежности, поэтому используется и для закладки прочного, монументального фундамента.
• Древесина, дающая жизнь доскам, брусу, рейке, бревнам, вагонке. Широко применяется несмотря на существенный минус – зависимость от факторов как климатических так и биологических.
• Керпен пенокерамический – пористый экологичный материал для строительства дома и его облицовки. Продукт делают из отходов производства, с включением базальтов, глин, горной отработки, цеолитов, битого стекла, перлитов.
• Зидарит древесноцементный – готовые плиты на 90% состоят из опилок, остальные 10% отдаются цементной смеси с жидким стеклом. Предназначены для возведения капитальных конструкций и прокладки водоизоляционного слоя.
• Пенобетон – имеет абразивную, ячеистую внутреннюю структуру, получаемую в результате смешения цемента, алюминия, воды, песка с пенообразующим средством.

Какие преимущества имеет использование экологичных и биостойких материалов

Многие компании годами используют экологически чистую упаковку. Вместо использования традиционных упаковочных материалов, таких как пластик, они отказались от материалов, вредных для окружающей среды.

Термин «экологически чистый» относится ко всему, что не нанесет вреда нашей экосистеме. Таким образом, использование зеленой упаковки означает, что предприятия прилагают усилия для снижения выбросов парниковых газов. Это уменьшает количество отходов упаковки, которые будут лежать на свалках десятилетиями и даже веками.

Вы можете выбрать один из многих вариантов упаковки продукта, чтобы быть более экологичным.

Использование перерабатываемой упаковки означает выбор материалов, которые можно легко переработать. У вас также есть возможность использовать компостируемую упаковку, которую клиенты могут разложить дома, а не выбрасывать. Вы также можете выбрать многоразовую и биоразлагаемую упаковку.

Ключ к экологичности вашей упаковки

Прежде чем перейти к более экологичным решениям, изучите устойчивая упаковка практики имеет важное значение. Иногда люди думают, что использования бумажных упаковочных материалов для устойчивого развития достаточно.

Или пока их упаковка сделана из переработанных материалов, они уже хороши.

Даже если вы используете широко переработанный упаковочный материал, это не означает, что вы уже экологичны.

Устойчивое развитие заключается не только в сокращении отходов или увеличении объема вторичной переработки. Речь идет о сокращении вашего углеродного следа и применении экологически безопасных методов без ущерба для прибыльности бизнеса. Речь идет о балансировании нынешних потребностей без ущерба для окружающей среды для будущих поколений.

Если вы будете помнить об этом, найти подходящее упаковочное решение для вашей продукции будет проще.

Какие проблемы может решить использование экологичных и биостойких материалов

Производство биоразлагаемого пластика использует органическое сырье, которое получают из возобновляемых источников или ежедневных отходов, например, бананов, целлюлозы, бобовых, полисахаридов, соевого масла или картофельного крахмала. Эти материалы могут разрушаться микроорганизмами.

Во время разложения образуются углекислый газ, вода и другие биоматериалы, служащие органическим удобрением для почвы, уменьшается время разложения пластика

.

Технология производства предполагает привлечение диоксида углерода (CO2) в качестве источника углерода. Углеродные «кирпичи» для создания полимерной цепи берутся непосредственно из одного из газов, которые составляют атмосферу.

В этом процессе также используются:

• свекольная патока;
• сахарный тростник;
• отходы фруктов;
• отходы картофеля;
• глицерин.

Синтетические полимеры с катализаторами

Существуют такие виды полимеров:

• эпоксидные смолы – это одна из самых успешных групп пластика, которая существует более 50 лет. Их физическое состояние может изменятся с жидкости с низкой вязкостью на твердые вещества с высокой температурой плавления;

  

  Эпоксидная смола под микроскопом

• пенопласт (пенополистирол) – один из наиболее широко используемых товарных полимеров;
• фторполимеры – это семейство высокоэффективных пластиков. Самый известный член этого семейства – политетрафторэтилен, инертен практически ко всем химическим веществам;
• полиолефины – это семейство полиэтиленовых и полипропиленовых термопластов. Они в основном изготавливаются из нефти и газа в процессе полимеризации этилена и пропилена;
• полистирол – это синтетический ароматический полимер, который состоит из мономерного стирола, жидкого нефтяного химиката;
• полиуретан – это прочный, гибкий и долговечный обрабатываемый материал;
• поливинилхлорид (ПВХ) – один из первых открытых и самых популярных видов пластика;
• термопласты определяются как полимеры, которые плавятся и формируются практически до бесконечности;
• термореактивный, или закаленный пластик – это синтетический материал, который подвергается химическому изменению при обработке.

Какие технологии используются для производства экологичных и биостойких материалов

Чтобы оценить, в каких отраслях промышленности активнее всего внедряются экотехнологии, исследователи индекс экоинвестиций. Он отражает в первую очередь то, насколько предприятия продвинулись в использовании устойчивых технологии по сравнению с предыдущим годом. В выборку включены 1158 крупных и средних промышленных предприятий.

Максимальную оценку получили предприятия по производству химических веществ и продуктов (48 баллов), а также по добыче сырой нефти и природного газа (45 баллов). А вот самыми отстающими оказались такие подотрасли, как производство пищевых продуктов (17 баллов) и производство напитков (16 баллов).

Исследователи также оценили, в каких регионах самый высокий уровень экоинвестиций. Лидерами оказались Тюменская и Воронежская области и Москва. Худшую оценку получили Челябинская область, Дагестан и Хабаровский край. Важно отметить, что в рейтинг попали предприятия из 30 российских регионов, представляющих восемь федеральных округов.

Однако экологичность предприятий далеко не всегда подкрепляется соответствующими документами. Теми или иными экологическими сертификатами располагали только 47% компаний, участвовавших в исследовании, а 53% таковых не имели.

У 18% есть сертификаты, признаваемые на национальном уровне, 15% — соответствующие международному законодательству. 14% предприятий прошли сертификацию по международному стандарту ИСО 14001, который гарантирует минимальное воздействие на окружающую среду при производстве продукта.

Как экологичные и биостойкие материалы могут повлиять на изменение климата

Пластики из растительного сырья считаются экологичной альтернативой традиционным "нефтяным" пластмассам. Но, как оказалось, они ничуть не более безопасны.

Пластики из растительного сырья так же вредны для здоровья, как и традиционные "нефтяные" пластмассы. К такому выводу пришли авторы крупнейшего на сегодняшний день исследования состава биопластиков.

Подробности изложены в научной статье , опубликованной в журнале Environment International.

Сырьём для производства пластмассы обычно служит нефть, уголь или природный газ. Но в последние годы растёт интерес к биопластикам, получаемым из растительного сырья.

Одна из причин в том, что традиционные пластмассы, такие как полиэтилен и полипропилен, в природе очень долго не разлагаются. В итоге образуются целые горы пластикового мусора. Но всё-таки они не вечны, и их медленное разрушение ведёт к образованию частиц микропластика, которые наводняют окружающую среду, попадая в организм животных и человека . Химики стремятся создать материалы, которые при попадании в окружающую среду быстро распадались бы на безопасные вещества (например, углекислый газ и воду). Очевидный путь к этому – использование компонентов, похожих по составу на древесину, опавшую листву и прочие привычные для экосистемы субстанции.

Кроме того, нефть, уголь и газ содержат огромное количество разных соединений, в том числе и токсичных. В процессе производства пластмассы такие вещества могут попадать как в пластик, так и в окружающую среду.

Наконец, некоторые покупатели без всяких разумных оснований убеждены, что всё натуральное лучше всего искусственного. Это, разумеется, ошибка: синтетический сахарин гораздо безопаснее при употреблении в пищу, чем самая натуральная и экологически чистая бледная поганка. Но спрос на биопластики подпитывается в том числе и этим иррациональным убеждением.

Действительно ли "пластмасса с грядки" безопаснее для человеческого здоровья, чем её традиционные аналоги? Этот вопрос и выясняли авторы нового исследования.

Биопластик содержит не меньше вредных веществ, чем традиционная пластмасса, заключили учёные.

Фото Pixabay.

Учёные протестировали 43 распространённых типа изделий. Многие из них были предназначены для контакта с пищей: одноразовые столовые приборы, обёртки для шоколада, бутылки для напитков, винные пробки.

Протестированные предметы были изготовлены из девяти самых популярных видов биопластика. Среди них были вещества, получившие это гордое звание по самым разным причинам.

Так, биополиэтилен ничем не отличается от обычного полиэтилена ни по свойствам, ни по технологии производства из этилена. Различие только в том, откуда берётся этот этилен (не из нефти или газа, как обычно, а из этанола растительного происхождения). С другой стороны, часть протестированных пластиков имеет куда больше прав на приставку "био-": они состоят в основном из целлюлозы или крахмала и быстро разлагаются, попав в мусор.

Однако все эти такие разные материалы объединяет одно: они содержат множество веществ-примесей. Даже в самом "чистом" пластике оказалось почти 190 различных соединений, а в самом "грязном" – более 20 тысяч. Восемьдесят процентов изделий содержало не менее десяти тысяч (!) разных химикатов. Причём больше всего их оказалось именно в "крахмальных" и "целлюлозных" пластиках. Возможно, экологически чистый основной компонент был не очень практичен в качестве материала, и производители компенсировали это многочисленными добавками.

При этом часто "букет" добавочных химикатов зависел не только от типа материала, но и от типа изделия. Так, пакеты из биополиэтилена содержали совсем другие примеси, чем винные пробки из него же.

Конечно, разнообразие состава – это ещё не повод для паники. В конце концов, в обычном свежем яблоке содержится великое множество самых разных веществ. Но исследователи провели опыты по влиянию биопластиков на культуры человеческих клеток и получили тревожные результаты.

Оказалось, что в большинстве "натуральных и экологически чистых" пластмасс содержатся ядовитые вещества. 67% образцов оказались токсичными, 42% вызвали в клетках окислительный стресс, 23% оказали действие, подобное гормональному. Некоторые пробы обладали сразу двумя или тремя из перечисленных неприятных свойств. Причём опаснее всего оказались, опять-таки, биоразлагаемые пластики из целлюлозы и крахмала.

Для сравнения учёные протестировали изделия из традиционных пластмасс и в общем и целом не нашли никакой разницы.

"Пластик на биологической основе и биоразлагаемый пластик ничем не безопаснее других пластмасс", – резюмирует первый автор статьи Лиза Циммерман ( Lisa Zimmermann ) из Франкфуртского университета имени Гёте.

Разумеется, это не значит, что сама идея биопластиков порочна. Но производителям следует обращать больше внимания на вещества, которые добавляются (или случайно попадают) в такой материал при его изготовлении, предупреждают авторы.