Wełna mineralna znajduje nowe życie w znanym środowisku
Odpady budowlane i rozbiórkowe stanowią ponad jedną trzecią wszystkich odpadów wytwarzanych w Unii Europejskiej. Jeden z takich odpadów, wełna mineralna, powszechnie stosowana z innymi materiałami izolacyjnymi, ma bardzo małą gęstość, co oznacza, że jej utylizacja wymaga nieproporcjonalnie dużej objętości. Co więcej, ta włóknista mieszanka przędzalnicza wykonana ze stopionego szkła, skały lub żużla jest uważana za przeważnie nie nadającą się do recyklingu. Może to się jednak zmienić dzięki finansowanemu przez Unię Europejską projektowi WOOL2LOOP, w ramach którego zademonstrowano wykorzystanie wełny mineralnej jako prekursora do produkcji betonu geopolimerowego i powiązanych elementów budowlanych na skalę przemysłową w modelu biznesowym gospodarki o obiegu zamkniętym.
Geopolimeryzacja, czyli aktywacja alkaliczna
Geopolimery, zwane również materiałami aktywowanymi alkalicznie, to ceramiczne polimery nieorganiczne wykonane ze stałych glinokrzemianów usianych jonami metali alkalicznych. „Geopolimerowy beton wykonany z popiołu wulkanicznego (bogatego w glinokrzemiany) można znaleźć w Koloseum, Panteonie i piramidach egipskich”, wyjaśnia koordynatorka projektu, Anne Kaiser z Saint-Gobain Finland. Geopolimery są obiecującym spoiwem do produkcji betonu, ponieważ ich produkcja wymaga znacznie mniej energii niż konwencjonalny cement portlandzki. Celem projektu WOOL2LOOP było przetworzenie odpadów wełny mineralnej pochodzących z rozbiórek budowlanych na geopolimery wełny mineralnej oraz zademonstrowanie produkcji nowego produktu na skalę przemysłową; produkt ten jest zgodny ze specyfikacjami produktów dostępnych na rynku, za to jego produkcja wiąże się z niższym śladem węglowym.
Obieg zamknięty wełny mineralnej
Projekt był złożony, obejmował wszystkie fazy wykorzystania wełny mineralnej i obecne wyzwania związane z jej recyklingiem. Realizowane prace wymagały: inteligentnych praktyk w zakresie rozbiórki, sortowania i mielenia wełny mineralnej w celu wytworzenia z niej proszku, aktywacji alkalicznej na potrzeby wytworzenia geopolimerów, produkcji betonu geopolimerowego oraz druku 3D elementów budowlanych z jego wykorzystaniem. Jak wyjaśnia Eldho Choorackal z CRH, sprawę dodatkowo komplikował fakt, że „nie ma standardów ani wytycznych dotyczących produkcji na skalę przemysłową i kontroli jakości prefabrykatów z betonu geopolimerowego”. „W ramach projektu WOOL2LOOP zaadoptowano i przetestowano użycie ręcznego urządzenia do rentgenowskiej spektroskopii fluorescencyjnej na potrzeby lokalnej analizy odpadów wełny mineralnej, aby odróżnić wełnę szklaną od kamiennej", wyjaśnia Johan D'Hooghe z Recycling Assistance. Odpady następnie zmielono w centralnej lokalizacji. „Produkcja sproszkowanej wełny mineralnej stanowiła szczególnie trudne wyzwanie ze względu na różny skład chemiczny wełny szklanej i mineralnej oraz konieczność uzyskania materiałów o wielkości cząstek poniżej 100 mikrometrów”, dodaje Vilma Ducman ze Słoweńskiego Narodowego Instytutu Budownictwa i Inżynierii Lądowej. „Projekty mielenia i mieszania związane z wełną mineralną, konieczne dla umożliwienia późniejszego przetwarzania i skalowania, wymagały znacznych innowacji”, dodaje Saleh Hooshmand, starszy badacz z Saint-Gobain Ecophon. Obróbka przyrostowa (czyli drukowanie 3D) materiałów budowlanych, a w szczególności geopolimerów, stanowiła dodatkowe wyzwanie. „Innowacje w zakresie sprzętu, oprogramowania i strategii aktywacji chemicznej pozwoliły nam kontrolować proces tworzenia materiałów. Obecnie dzięki drukowi 3D jesteśmy w stanie wytwarzać na dużą skalę skomplikowane geometrie wielu produktów o nowych funkcjach i opcjach, w tym paneli akustycznych. Naszym kolejnym celem jest certyfikacja tych materiałów i procesów”, wyjaśnia Alban Mallet z XtreeE. Zespół projektu WOOL2LOOP z powodzeniem zademonstrował produkcję prefabrykowanego geopolimerowego betonu z wełny mineralnej na skalę przemysłową, gromadząc niezbędną wiedzę na temat wszystkich procesów i materiałów w łańcuchu recyklingu i produkcji. „Realizując projekty pilotażowe z tak wieloma produktami opartymi na geopolimerach wełny mineralnej, byliśmy w stanie zidentyfikować potencjalne problemy, których można się spodziewać w masowej produkcji. Teraz skupimy się na znalezieniu sposobów na ich przezwyciężenie”, podsumowuje Ducman.
Słowa kluczowe
WOOL2LOOP, wełna mineralna, geopolimerowy beton, budownictwo, geopolimery, druk 3D, aktywacja alkaliczna, gospodarka o obiegu zamkniętym, obróbka przyrostowa, rentgenowska mikroskopia fluorescencyjna
