Connect with us
Materijali

Crveni mulj: opasan otpad ili vredna sirovina?

ÔÇ×WASTE IS ONLY WASTE IF YOU WASTE IT ÔÇô OTHERWISE IT IS RESOURCEÔÇť

Tokom poslednjih decenija pro┼íloga veka, na svetskom nivou je sazrela svest da je jedan od prioritetnih problema ─Źove─Źanstva potreba o─Źuvanja i unapre─Ĺenja za┼ítite ┼żivotne sredine. Ve─çina industrija baziranih na tradicionalnoj proizvodnji koristi prirodne resurse za svoje proizvodne procese, a kao sporedni rezultat nastaju otpadne materije koje imaju zna─Źajan negativni uticaj na ┼żivotnu sredinu. Evidentno je da su tradicionalni na─Źini proizvodnje neodr┼żivi, jer priroda nije izvor neograni─Źenih resursa sa jedne strane, i ne mo┼że da absorbuje sve emisije industrijskih aktivnosti, sa druge strane.

U našoj zemlji i regionu postoje brojni primeri industrijske proizvodnje koja je bazirana na zbrinjavanju ili upotrebi otpadnih materijala kao sirovine, što je u skladu sa svetskim trendovima, ali i brojnim evropskim regulativama.

Jedan od zna─Źajnih primera je recikla┼ża tetrapaka kroz proizvodnju vodootpornih eko-plo─Źa, koje su odli─Źan termoizolacioni gra─Ĺevinski materijal. Ove plo─Źe prete┼żno se primenjuju u konstrukcijama spolja┼ínjih i unutra┼ínjih zidova, za oblaganje raznih vrsta podova i kao finalne obloge zidova i plafona i nadgradnju stambenih objekata.

Jo┼í jedna od zna─Źajnih primera upotrebe otpada kao sirovine je postupak recikla┼że iskori┼ítenih pneumatika. Naime, nakon tretmana otpadnih guma dobija se materijal koji se koristi za izradu novih proizvoda kao ┼íto su obloge za izolaciju krovova, zvu─Źne barijere u gra─Ĺevinarstvu, vodootporne membrane, podloge za sportske terene i igrali┼íta i kao dodatak asfaltu radi pove─çanja bezbednosti ko─Źenja vozila.

Sa obzirom na to da se u Republici Srbijii godi┼ínje proizvede preko 6 miliona tona pepela, sve je vi┼íe istra┼żivanja vezanih za iskori┼í─çenje ovog materijala kao vredne sirovine. Na┼żalost, iako je veoma aktuelan problem odlaganja i upotrebe pepela, ne samo kod nas nego i u regionu, samo mala koli─Źina ove sekundarne sirovine se upotrebljava u cementnoj industriji. U svetu, za razliku od na┼íeg regiona, upotreba kvalitetnog pepela, odnosno pepela sa malim sadr┼żajem organske materije, veoma je ra┼íirena. Na Bliskom i Dalekom istoku postoji i razvijeno tr┼żi┼íte kojem nedostaje preko 300.000 tona pepela mese─Źno i njegova prose─Źna cena je 20$/t.

CRVENI MULJ I EKOLOŠKA KATASTROFA

Usled o─Źigledne opasnosti od zaga─Ĺenja industrijskim nusproduktima na svetskom nivou, razvila se i potreba za adekvatnom i efikasnom za┼ítitom ┼żivotne sredine na regionalnom nivou. Nakon 2010. godine i ekolo┼íke katastrofe izlivanja crvenog mulja u blizini Kolont├íra u Ma─Ĺarskoj, do┼ílo je do zna─Źajnog osve┼í─çivanja celog regiona da je problem odlaganja crvenog mulja regionalni, a ne lokalni problem i da floskula: ÔÇ×Nije kod nas, nije se ni desilo.ÔÇť Nikad vi┼íe ne mo┼że i ne sme biti opravdanje za neiznala┼żenje novih upotreba ovog opasnog otpada, i njegovu upotrebu kao potencijalno veoma vrednu sirovinu.

Crveni mulj je visokoalkalna koloidna suspenzija, zaostala nakon prerade boksita u glinicu po Bayer-ovom postupku. U crvenom mulju postoji veliki broj jedinjenja, od kojih deo vodi poreklo iz boksita, a ostali su sintetisani usled delovanja procesnih uslova na boksit. Uprkos vi┼íestrukom ispiranju, crveni mulj zadr┼żava sna┼żan alkalitet usled prisustva zaostale baze i ─Źitavog niza alkalnih jedinjena, a njegova pH vrednost je uglavnom u rasponu 10,5 ÔÇô 12,5. Visoka bazi─Źnost je jedan od najzna─Źajnijih faktora koji uti─Źu na probleme njegove upotrebe kao sirovine u drugim granama industrije.

Izlivanje crvenog mulja, Ajka Ma─Ĺarska (2010.god)

U pomenutoj nesre─çi u blizini Kolont├íra u Ma─Ĺarskoj, crveni mulj iz pogona glinice ÔÇ×AjkaÔÇť se izlio u okolna sela. Na dan katastrofe, 10 ljudi je poginulo, a oko 150 je povre─Ĺeno. Za razliku od drugih otpadnih materijala, crveni mulj ne sadr┼żi vrlo visoke vrednosti te┼íkih metala (oko 7 puta ve─çe od nivoa u nezaga─Ĺenom zemlji┼ítu) i Ma─Ĺarska akademija nauka izjavila je da se koncentracije te┼íkih metala ne smatra opasnom po ┼żivotnu sredinu, a glavna ┼íteta uzrokovana je veoma visokom pH vrijedno┼í─çu mulja koja je i bila odgovorna za ozbiljne opekotine ljudi i ┼żivotinja, te izumiranje biljnih i ┼żivotinjskih vrsta u okolnim vodama i u kontaminiranom tlu.

ÔÇ×Te┼íke posledice ekolo┼íke katastrofe u Ma─ĹarskojÔÇť, ÔÇ×Dunav valja otrovni mulj prema SrbijiÔÇť, ÔÇ×Otrovni crveni muljÔÇť, ÔÇ×Crveni mulj preti DunavuÔÇť, ÔÇ×Izlivanje crvenog mulja jedna od najve─çih ekolo┼íkih katastrofa u istorijiÔÇť, su samo od nekih naslovnih vesti koje su se tih dana pojavile u medijima.

Ekološka katastrofa izazvana crvenim muljem

Iako u Srbiji nema postrojenja koja eksploati┼íu i prera─Ĺuju aluminijum, nesre─ça u Ma─Ĺarskoj nas je nau─Źila da itekako treba da se bavimo temom upotrebe crvenog mulja i njegovom valorizacijom. Tako─Ĺe, osim u Ma─Ĺarskoj, u susedstvu tako─Ĺe postoje talo┼żi┼íta nus produkata prerade aluminijuma (crveni mulj), na drugoj strani Drine, kod Zvornika (fabrika ÔÇ×AluminaÔÇť), kao i ogromno talo┼żi┼íte u Crnoj Gori, pored kombinata aluminijuma ÔÇ×PodgoricaÔÇť. Procenjeno je da u na┼íem regionu postoji ukupno talo┼żi┼íte crvenog mulja od 85,2 miliona tona, ┼íto je svakako ─Źinjenica koja zahteva i uklju─Źivanje Srbije u iznala┼żenju re┼íenja, od kojih je jedno le┼żi upravo u razvoju novih proizvoda na bazi crvenog mulja.

Jedan od aktuelnih projekata finansiran od strane evrospke unije u koji su uklju─Źeni nau─Źnici iz Srbije sa Tehnolo┼íkog fakulteta u Novom Sadu, a koji okuplja i druge regionalne akademske institucije, proizvo─Ĺa─Źe alumine i razvojne insitute, bavi se valorizacijom, evaluacijom i upotrebom crvenog mulja. U pitanju je projekat RIS-RESTORE ÔÇô Evaluation of Red Mud Tailings in the ESEE region (http://ris-restore.zag.si), kojim rukovodi Zavod za gradbeni┼ítvo Slovenije iz Ljubljane, a koji je finansiran od strane Evropske unije u okviru EIT RawMaterials, Horizon 2020. Ovaj projekat okuplja zna─Źajne aktere u procesu generisanja, evaluacije i mogu─çe primene crvenog mulja u regionu, a ┼íiroka raspotranjenost regionalnih partnera za rezultat ima iskori┼í─çenje opasnog materijala kao vrednog resursa.

foto: Ris-restore summer school 2021

VREDNOST CRVENOG MULJA I NJEGOV POTENCIJAL

Crveni mulj sadr┼żi oko 15% preostalog aluminijuma i oko 40% gvo┼ż─Ĺa ─Źija ekstrakcija iz crvenog mulja nije komercialno isplativa. U crvenom mulju su prisutni i minerali titana (rutil i anatas) kojih ima do oko 10%. Ono ┼íto crveni mulj ─Źini veoma interesantnim, kao potencijalnu sirovinu, je prisustvo retkih metala skandijuma, itrijuma i REE (metali retkih zemalja) kojih samo u podgori─Źkom crvenom mulju ima oko 1,5 kg po toni crvenog mulja.

Prisustvo metala retkih zemalja, crveni mulj ─Źini veoma interesatnim ne samo sa espekta o─Źuvanja ┼żivotne sredine, ve─ç i kao sna┼żan ekonomski adut. Naime, ovi metali se koriste u proizvodnji gotovo svega, od ure─Ĺaja visoke tehnologije do borbenih avion i svih vrsta elektronske opreme, posebno telefona, zbog ─Źega predstavljaju mo─çno ekonomsko oru─Ĺe.

Pored navedenog, u crvenenom mulju zna─Źajno je i prisustvo Nd i Dy (neodijum i disprozijum) koji se koriste za proizvodnju supermagneta i Sc (skandijum) koji se koristi u aluminijumskim legurama.

Na kraju i sam mineralo┼íki sastav uz adekvatnu valorizaciju i postavljanje procesnih parametara, crveni mulj sme┼íta u poziciju vredne sirovine u proizvodnji kerami─Źkih materijala. Na┼żalost, ve─çi deo istra┼żivanja na reginalnoj i evropskoj mapi i dalje je na laboratorijskom nivou, uz samo par sporadi─Źnih malih industrijskih proizvodnji.

Uzimaju─çi u obzir karakteristike i osnovna svojstva crvenog mulja kao i potencijale njegove primene, osim ekstrakcije veoma zna─Źajnih elemenata retkih zemalja, ovaj materijal mo┼że jo┼í da se koristi kao sredstvo za koagulaciju, kao absorbent i katalizator, ali i kao dodatak u proizvodnji cementa, te za proizvodnju razli─Źitih kerami─Źkih materijala (kerami─Źkih plo─Źica, staklo keramike, opeka, blokova) ali i za dobijanje fero-titanijuma oblaganjem metala gvo┼ż─Ĺa i aluminjuma.

CRVENI MULJ ÔÇô VREDNA SIROVINA U PROIZVODNJI KERAMI─îKIH MATERIJALA

Postoje dva razli─Źita pristupa proizvodnji kerami─Źkih materijala na bazi crvenog mulja, u zavisnosti od toga da li se radi o nepe─Źenom ili pe─Źenom proizvodu. Prva grupa proizvoda zahteva uklju─Źivanje cementa ili nekog drugog veziva, s obzirom na to da proizvodnja ne zahteva termi─Źki tretman. Ova vrsta proizvoda nije ekonomski isplativa, a i cement predstavlja sirovinu ─Źija proizvodnja ima zna─Źajan uticaj na ┼żivotnu sredinu. Sa druge strane, termi─Źkim tretmanom i pravilnim odabirom ostalih sirovinskih komponenti i parametara proizvodnje, mogu─çe je proizvesti kvalitetne kerami─Źke materijale. U tom slu─Źaju, najve─çe iskori┼í─çenje se posti┼że upotrebom crvenog mulja iz kojeg su ekstrahovani metali retkih zemalja i onda se zaista radi o sirovini koja predstavlja istinski ÔÇ×ostatakÔÇť i vredna sirovina.

Ideja o iskori┼í─çavanju crvenog mulja je na┼íla pozitivno upori┼íte i kod umetnika. Naime, dizajneri sa Londonskog Royal College Instituta su kroz projekat nazvanim ÔÇ×Od pusto┼íi do dnevne sobeÔÇť upotrebom crvenog mulja kao sirovine proizveli razli─Źite funkcionalne kerami─Źke posude kao ┼íto su ┼íolje, ─Źinije, tanjiri, posude i ─Źajnici.

Kerami─Źki predmeti proizvedeni od crvenog mulja

Me─Ĺu gra─Ĺevinskim materijalima, opeke su jedan od najzastupljenijih i najstarijih kerami─Źki materijala. Tradicionalne glinene opeke su veoma otporne i izdr┼żljive zbog njihovih odli─Źnih fizi─Źkih, mehani─Źkih i toplotnih svojstava, a mogu se koristiti u razli─Źite svrhe i izvan njihove konvencionalne upotrebe; u zidnoj konstrukciji poput vatrostalnih materijala, kolovoza i sl. Uprkos brojnim prednostima, tradicionalne glinene opeke tokom svog ┼żivotnog ciklusa zahtevaju neobnovljive sirovine, visoke temperature i samim tim, velike koli─Źine energije.

Uzorkovanje crvenog mulja – Podgorica

Zbog nabrojanih karakteristika proizvodnog procesa opeka, zamena jednog dela sirovinskog kompozita crvenim muljem zna─Źajno bi doprinelo ne samo za┼ítiti ┼żivotne sredine, ve─ç i smanjenju potro┼ínje neobnovljivih izvora energije (glinenih sirovina). Tako─Ĺe, zbog svog mineralo┼íkog sastava upotreba crvenog mulja dovodi i do smanjenja temperature pe─Źenja konvencionalnih opeka ┼íto tako─Ĺe ima zna─Źajan uticaj na u┼ítedu energije. Upravo ovakav koncept proizvodnje i dizajna opeka neguje se na Katedri za in┼żenjerstvo materijala, trenutno kroz izradu radova zavr┼ínih i master studenata. Ova istra┼żivanja su tako─Ĺe i deo projekta RIS-RESTORE (slika projekta), u okviru kojeg su tradicionalne sirovine u proizvodnji opeka zamenjene jednim delom crvenim muljem iz regiona, jer odlaganje i upravljanje ovim materijalom predstavlja globalan problem koji se itekako ti─Źe i Srbije.

 

foto: Ris – restore summer school 2021

Projekat RIS-RESTORE

Iako postoji veliki broj radova i istra┼żivanja sprovedenih na laboratorijskom nivou, u na┼íem regionu ne postoji industrijska proizvodnja opeka na bazi crvenog mulja.

Najzna─Źajnije industrijske proizvodnje kerami─Źkih materijala na bazi crvenog mulja pozicionirane su u Kini. Tako, od 2009. godine, fabrika aluminijuma ÔÇ×ShankiÔÇť (Shanxi aluminum plant) uspe┼íno proizvodi vatrostalne termoizolacione opeke za industrijske pec╠üi koristec╠üi crveni mulj i pepeo kao sirovinu. Linija za proizvodnju ovih vatrostalnih opeka ima kapacitet od 12.000 t godi┼ínje. Tako─Ĺe, Institut za nauku i dizajn gra─Ĺevinskih materijala u Guizhou-u (Guizhou Building Materials Science Research and Design Institute) uspe┼íno proizvodi sinterovane plo─Źice na bazi crvenog mulja. Ove plo─Źice imaju prose─Źnu ─Źvrstoc╠üu na pritisak vec╠üu od 25 MPa i veoma su otporne na cikluse smrzavanja i odmrzavanja. Trenutna proizvodna linija ima godi┼ínju proizvodnju od 40 miliona plo─Źica na bazi crvenog mulja. Pored kerami─Źkih plo─Źica, veoma je zna─Źajna i proizvodnja opeka za poplo─Źavanje ÔÇô pejza┼żne opeke.

Pejza┼żna opeka proizvedena na bazi crvenog mulja

Evidentno je da postoji zna─Źajna potreba za industrijkom proizvodnjom kerami─Źkih materijala na bazi crvenog mulja, kako u svetu tako i u na┼íem regionu. Prelaskom sa laboratorijskog nivoa na industrijsku proizvodnju materijala na bazi crvenog mulja zna─Źajno bi se doprinelo o─Źuvanju obnovljivih izvora energije i ┼żivotne sredine. Naravno, kako bi ovakvi materijali imali primenu u realnim uslovima eksploatacije, neophodno je sprovoditi edukaciju kako proizvo─Ĺa─Źa, tako i trgovaca i korisnika gra─Ĺevinskih materijala.

Autori teksta: Tim Laboratorije za ispitivanje materijala u kulturnom nasle─Ĺu, Tehnolo┼íki fakultet Novi Sad