Implementacija principa cirkularne ekonomije kroz definisanje potencijala valorizacije industrijskog otpada u industriji gradjevinskih materijala



Glavni cilj istraživanja je  valorizacija crvenog mulja kao značajnog industrijskog otpada u Crnoj Gori i dobijanje  proizvoda sa upotrebnom vrijednošću. Ispituju se razni apsekti inovativnih tehnologija za valorizaciju ovog materijala u vidu dostupnog gradjevinskog materijala čije performanse nadilaze postojeće komercijalne materijale. Primjenu nivih tehnologia i, potencijalnu, komercijalizaciju inovativnih materijala  mora pratiti izmjena statusa otpada u nacionalnoj legislativi kao i šira vidljivost inovativnih potencijala samog otpada. U tu svrhu rade se tzv. Protokoli za zaključivanje statusa otpada na nacionalnom nivou, uskladjeni sa Evropskom okvirnom direktivom o otpadu i standardizovanim metodama za zaključivanje statusa otpada u EU i šire.

U naporima da se utvrdi status crvenog mulja, pokrenuto je pitanje izrade  tzv. Protokola za zaključivanje statusa otpada (End-of-waste protocols) za crveni mulj kojim bi on  dobio status sekundarne sirovine na bazi revidirane Waste Framework Directive EU (2008),  a koja sadrži uputstva kojima se definišu tzv. End-of-waste kriterijumi tj. kriterijumi pod kojima otpad, pod odredjenim uslovima, može biti proglašen sekundarnom sirovinom ili materijalom/proizvodom. Osnov metodološkog pristupa jeste ispitivanje koje ima za cilj da potvrdi da su ustanovljene metode procesiranja, recikliranja ili ponovne upotrebe odredjene klase otpada, kako bi se sa sigurnošću mogao odrediti njegov stvarni status. Krajnji cilj odredjivanja End-of-waste statusa otpada je promovisanje tehnologija recikliranja, tretiranja i ponovne upotrebe, pospješivanje vraćanja otpada u lanac vrijednosti, uz izbjegavanje deponovanja, kao posljednje mjere u procesu upravljanja otpadom.

Opsežna, dugogodišnja istraživanja na MTF-u se vode po pitanjima tehnologije. geopolimerizacije koja posjeduje inovativni potencijal u valorizaciji mulja u obliku različitih lakih formi sa mogućom primjenom u gradjevinarstvu. Geopolimerizacijom se dobijaju alumosilikatne 3d strukture koje se formiraju u reakciji izmedju alumosilikatnog prekursora i alkalnog aktivatora. U mrežnoj strukturi, aluminatne i silikatne vrste su vezane kovalentnim vezama u kojima dijele jedan kiseonikov atom, grade lance slične organskim polimernim strukturama zbog čega su i dobile ovaj naziv.

Otpadni materijali poput troski, crvenog mulja, pepela ili kalcinisanih glina ( metakaolina) se mogu koristiti kao primarni prekursori zbog prisustva silicijum dioksida i aluminijum dioksida. Ispitivanja se vrše na optimizaciji procesa geopolimerizacije i prilagodjavanju karakteristika materijala uslovima specifične primjene.  Ove vrste materijala pokazuju značajne prednosti poput: ECO-prihvatljive  proizvodnje na niskim temperaturama i malu emisiju gasova sa efektom staklene bašte, veliku pritisnu čvrstoću, malu adsorpciju vode, otpornost prema agresivnim sredinama i ekstremnim  temperaturama, što ih  čini ekonomski isplativom zamjenom za portland cement, maltere kao i  dobrim polaznim materijalom za lake gradjevinske forme kao sto su pjene, premazi, punioci, filteri, ali i dobrim supstitutom za klinker u proizvodnji betona. Ispitivanja se vrše na optimizaciji njihovih osobina, naročito na prevazilaženju krtosti preko dopiranja različitim organskim formama i dobijanju tzv. hibridnih struktura izuzetnih karakteristika.

Pored toga, pokrenuta su istraživanja na valorizaciji željeznih oksida iz crvenog mulja i razvoj tehnologije za dobijenje oderedjenih fero soli iz crvenog mulja kao polaznog materijala u proizvodnji katoda u procesu izrade jon-litijum baterija.

Istraživanja se realizuju u Laboratoriji za dobijanje metala MTF-a, Laboratoriji za materijale Gradjevinskog fakulteta, kao i partnerskim laboratorijama u Italiji, Srbiji i Sloveniji. U Laboratorijama MTF-a se vrši sinteza geopolimera, karakterizacija geopolimera, kao i toplog presovanja. Standardizovana metoda ispitivanja geopolimernih materijala za primjenu u gradjevinarstvu ( mehaničke karakteristike, čvrstoća na pritisak i zatezanje) se odvijaju u laboratoriji gradjevinskog fakulteta UCG.

Metode istraživanja dostupne na MTF:

-Priprema uzoraka, mljevenje, sito analiza,

-Hemijske metode  sinteze geopolimera

-Metode termičkog tretmana u laboratorisjkim uslovima do temperatura od 1200 0 C

-Metode termičkog tretmana u laboratorisjkim uslovima i kontrolisanoj radnoj atmosferi u agregatima za žarenje

- Infracrvena spektroskopija FT-IR

-Atomska apsorpciona spektroskopija (AAS)

- Metoda semi-kontrolisanog toplog presovanja na  laboratorijskoj presi  

Saradnja:

Grupa istraživača sa MTF-a koja se bavi ovom problematikom razvila je intenzivnu saradnju kroz projektne aktivnosti sa istraživačima u Italiji, Sloveniji, Njemačkoj. Madjarskoj, Hrvatskoj, Grčkoj, Srbiji.

Projekti:

  1. Optimizacija postupka sinteze funkcionalnih alumosilikatnih materijala sa posebnim akcentom na mehaničke osobine (OSFAM), Bilateralni projekat sa Republikom Srbijom (2018-2021), finansiran od strane Ministarstva nauke Crne Gore rješenje br. 01-3444 od decembra 2018. Partnerska institucija Institut za nuklearne nauke Vinča
  2. Valorization of Red mud waste in the sustainable production of advanced Geopolymer components, Bilateralni projekat tzv Velike važnosti sa Italijom (2018-2021), finasiran od strane Ministarstva nauke Crne Gore i Ministarstva inostranih poslova Italije, Document No. 01-2493/2, 10/10/2018
  3. Priprema End-of-waste Kriterijuma za zaključivanje statusa Otpada (PEKO) (2020-2021), finansiran od strane Minisatrstva nauke Crne Gore u okviru podrške vezivanja crnogorskih naučnika za projekte COST i HORIZON 2020. Partnerska institucija je zavod za gradbeništvo Slovenije. Projekat je direktno vezan za H2020 projekat CINDERELLA  - Enabling the transition towards a green economy and society through eco-innovation,Call for proposal H2020-CIRC-2017, Funding Scheme IA - Innovation action, GA no. 776751.
  4. RIS- RESTORE- Zero waste REE and Ti extraction from bauxite Red mud tailings in SEE region, poziv u okviru EIT Raw materials, Area D6 Regional Innovation Scheme (RIS, H2020 (2019-2022)


Ne propustite nijednu važnu vijest, pretplatite se na vijesti Akademski forum.