Переработанный пластик имеет множество сфер применения, одна из них – создание дорожных покрытий.
На планете около 40 млн км дорог, на расширение этой сети и создания новых магистралей ежегодно тратится 1,6 трлн тонн асфальта.
Одним из основных компонентов асфальтобетонной смеси является битум, содержание которого варьируется от 10 до 60%.
Частичная замена этого материала переработанным пластиком позволит решить проблему загрязнения окружающей среды и улучшит практические характеристики дорожного покрытия.
Содержание
Мировой опыт
В 2002 году инженеры индийской компании KK Plastic Waste Management Ltd запатентовали технологию использования пластиковых отходов при асфальтировании дорог.
Этой фирме принадлежит завод в Бангалоре, перерабатывающий сегодня до 30 метрических тонн пластмасс в сутки.
На разработку технологии переработки ПЭТ бутылок, пластиковых стаканов и пакетов в компонент асфальтовой смеси ушло у индусов 5 лет.
Компания создала полимерную смесь KK Poly Blend, которая замещает 8% битума в составе асфальтобетонной смеси и улучшает характеристики дорожного покрытия.
Срок эксплуатации дорог, созданных на базе этого материала, увеличен в два раза. В своем штате KK Plastic Waste Management Ltd построили 2000 км дорог и переработали 8000 тонн пластиковых отходов.
Из Индии идея перекочевала в Западную Европу, один из руководителей шотландской компании MacRebur привез ее в свою страну и после 18 месяцев исследований запатентовал высокоэффективные добавки на основе переработанного пластика. Они выпускаются в виде гранул и хлопьев, которые добавляются вместе с битумом при производстве покрытия.
Модифицированная асфальтобетонная смесь становится прочнее на 60%, а полотно на ее основе служит в 10 раз дольше.
Лидерами производства пластикового асфальта в Северной Америке являются канадцы. Компания Green Mantra разработала инновационную технологию, позволяющую использовать при создании дорожного полотна до 20% переработанного пластика.
Модифицированный асфальтобетон активно используют сегодня для прокладки и ремонта дорог в Ванкувере.
Пластиковый асфальт в России
Технологии применения переработанных полимерных материалов в дорожном строительстве в России разрабатывала компания ОАО «Роснано».
Была создана программа «Инновационная дорога», в рамках которой новые покрытия должны были использованы при строительстве магистралей в Татарстане, Москве, Рязанской области.
Проект остался на стадии разработки, столкнувшись с необходимостью корректировки ГОСТов, СНиПов, технических регламентов.
В России улучшают качество покрытия для дорог с помощью пластиковых добавок, разрабатываемых компанией «СИБУР Холдинг».
Полимер-битумные вяжущие выпускаются из нефтепродуктов.
Рециклинг пластика в компании не внедряется, объясняется это высокими затратами и отсутствием в стране реализованных технологий по массовому сбору полимерных отходов.
Разрабатываются технологии, аналогичные индийским и канадским, в Ярославле и Новосибирске. Планируется использование асфальтобетонных смесей на основе переработанного пластика для ремонта дорог, а в дальнейшем – для прокладки магистралей.
Для реализации проектов требуется внедрение технологий по сбору и сортировки пластиковых отходов, изменение действующего законодательства.
Технология создания дорог: компоненты и укладка
Процесс создания строительного материала для дорожного покрытия идет в несколько этапов:
- сбор, сортировка и очистка пластиковых отходов;
- измельчение полимерных материалов;
- добавление измельченного и расплавленного пластика в битум;
- нагревание смеси и нанесение ее на заполнитель при температуре 160 градусов;
- обработка битумом;
- добавление смеси с пластиком для улучшения сцепления.
В результате получается асфальтобетонная смесь, которая укладываются на подготовленное основание классическим способом. Используются асфальтоукладчики для уплотнения и создания идеально ровного полотна.
Уникальную инновационную технологию использования пластиковых отходов разрабатывает голландская компания VolkerWessels.
Она заключается в литье из переработанного пластика пустотелых плит для дорожного полотна. В пустотах планируется прокладывать городские коммуникации. Плиты на таких пластиковых дорогах будут укладываться на подушку из уплотненного песка.
Отличительная особенность технологии – использование большого количества отходов, а также быстрый монтаж.
Российские специалисты проанализировали потенциал этой системы и пришли к выводу, что подобное дорожное покрытие из пластика можно использовать в климатических условиях нашей страны только для строительства тротуаров и парковых дорожек.
Как сделать покрытие своими руками?
Поклонники традиции все делать своими руками могут воспроизвести технологию производства асфальта из пластика.
Полученный материал можно использовать для мелкого ремонта полотна на парковке возле частного дома или дачи.
Для работы потребуется собрать пластиковые бутылки, удалить пробки и этикетки.
Измельченный пластик разогревают до температуры плавления. Воскообразную массу выливают в разогретый битум, добавляют гравий и перемешивают.
Образованную смесь засыпают в яму или трещину, нагревают горелкой для укладки наплавляемой кровли и утрамбовывают.
Плюсы и минусы
Основным преимуществом использование пластиковых отходов для создания дорожного покрытия является улучшение экологической обстановки в крупных городах.
Большой потенциал потребления пластмассы дорожными компаниями – это стабильное и постоянное избавление от мусора, загрязняющего не только большие города, но и мировой океан.
Среди преимуществ дорожного покрытия с пластиком:
- увеличенная прочность;
- высокая водостойкость;
- увеличение интервалов между ремонтными работами;
- снижение эксплуатационных затрат;
- высокая прочность на растяжение;
- эксплуатация при температурах в диапазоне от -40 до +80ºС;
- хорошее сцепление с колесами автомобилей;
- повышенная устойчивость к воздействию машинного масла и топлива;
- снижение деформации покрытия и отсутствие колеи;
- минимальное количество трещин, благодаря пластичности пластика;
- продолжительный срок эксплуатации.
Внешне покрытие не отличается от традиционного асфальтобетона.
Преимущества использования покрытия из переработанного пластика для городов:
- снижение расходов на содержание дорог;
- минимальные затраты на модернизацию асфальтовых заводов;
- стоимость асфальта ниже, чем при использовании покрытий с модифицированным битумом;
- снижение затрат на утилизацию мусора на полигонах.
Дороги с асфальтом на основе пластиковых бутылок и других отходов улучшит социально-экономический статус города.
Среди недостатков покрытия:
- стоимость выше обычного асфальтобетонного покрытия на 3%;
- ухудшение эксплуатационных характеристик при высоких температурах;
- отсутствие нормативной базы для внедрения покрытия.
Для производства требуется большой объем пластиковых отходов – нужна система раздельной утилизации отходов.
Дорожные покрытия на основе переработанных пластиковых отходов — одно из наиболее перспективных направлений развития строительства автомобильных дорог. Не исключено, что скоро эта сфера станет одним из стабильных каналов сбыта для бизнеса на переработке пластика.
Использование инновационных материалов поможет снизить расходы на прокладку и содержание магистралей, избавить города от пластикового мусора.
Еще одна хорошая идея для дорожного строительства — асфальт с резиновой крошкой, о котором можно прочесть .
Власти Лос-Анджелеса сотрудничают со стартапом TechniSoil Industrial, чтобы восстановить одну из дорог в центре города. Она будет сделана из смеси переработанного пластика и старого асфальта.
Когда дорога требует ремонта, рабочие обычно разбивают верхний слой асфальта, вывозят его, а затем заливают новый, который обычно представляет собой смесь липкого битума, кусков камней, песка и гравия.
TechniSoil пошли другим путем: в качестве связующего вещества берется переработанный полиэтилентерефталат – материал, часто используемый для изготовления пластиковых бутылок. Старый асфальт при этом не выбрасывается, а измельчается специальной машиной и смешивается с жидким пластиком непосредственно на месте, что уменьшает транспортные расходы.
«Новые синтетические вяжущие материалы преобразуют глобальный рынок дорожного строительства и ремонта дорог. Они позволят создавать трассы из на 100% переработанных материалов», – говорит президент TechniSoil Industrial Шон Уивер.
Компания утверждает, что ее дороги будут в 8-13 раз долговечнее обычных именно благодаря пластику.
Проблема отходов имеет глобальный масштаб и требует все новых и новых подходов к ее решению. Одним из таких решений может быть повторное использование отходов в различных сферах, в том числе и в строительстве дорог. «Большое строительство» дорог в Украине, на котором в этом году сосредоточил свои силы «Укравтодор», также идет в ногу со временем. Так, в Донецкой области впервые во время ремонта дорог стали использовать отходы металлургического производства — шлаки. Следующими станут Запорожская и Днепропетровская области. «Мы на этапе внедрения этих технологий. И стимулируем подрядчиков использовать альтернативные технологии», — отметили в Укравтодоре. По подсчетам аналитиков, Украина без проблем может увеличить использование шлаков в дорожном строительстве как минимум в пять раз.
Пластик тоже может быть решением в строительстве дорог, особенно учитывая проблему именно пластиковых отходов в мире. Частицы микропластика находят даже в самых отдаленных, безлюдных уголках планеты, а исследования Global Nomadic показали, что тела 90% морских птиц содержат в себе пластик. В то же время, количество пластика продолжает расти: на 2018 год, в год во всем мире его произвели около 380 миллионов тонн.
Проблема в том, что пластмасса соединена с другими материалами, что усложняет ее переработку. В среднем, в год перерабатывается лишь 8-9% (динамика 1950 – 2018 гг), остальной пластик — скапливается на свалках либо сжигается, нанося значительный вред окружающей среде.
Тем не менее, сегодня все больше компаний стремятся использовать старый пластик в своих новых разработках, и одно из перспективных направлений — строительство дорог из переработанного пластика.
«Рубрика» разобралась, в чем суть идеи, узнала про плюсы и минусы, и собрала успешные примеры внедрения пластиковых дорог.
🛣️ ПЛАСТИКОВЫЕ ДОРОГИ: В ЧЕМ СУТЬ?
Суть пластиковых дорог отражается в самом их названии. Это дороги, которые изготавливаются либо целиком из пластика, либо из композитов пластика с другими материалами.
Строят такие дороги, в основном, из переработанного пластика: бытовые отходы, одноразовая посуда, крышечки бутылок, колпачки, соломинки, пластиковая мебель и т.д.
В ЧЕМ ИХ ПРЕИМУЩЕСТВО?
Одно из главных преимуществ для окружающей среды – пластиковые дороги создают из вторсырья, которое, в противном случае, просто окажется на свалке. Вместо того, чтобы загрязнять землю и океан, старый пластик переработается и будет приносить пользу.
Например, пластмассово-битумные композитные дороги могут использовать различные виды пластмассы, тем самым увеличивая повторное использование пластика. Ведь большинство пластиковых отходов не рециркулируются, потому что они обычно смешиваются с различными типами пластика и не-пластика (например, с бумажными этикетками), и до сих пор процесс разделения трудоемок.
В случае с пластиковыми дорогами, после окончания срока службы пластиковых панелей сырье опять можно подвергнуть переработке для создания новых сборных элементов.
Кроме того, пластиковые дороги — это решение в пользу уменьшения использования асфальта, что экономит природные ресурсы. Ведь асфальтобетон требует нефти, которая становится все более дефицитной.
Еще один плюс — выброс парниковых газов при производстве дорог из пластика на 30 тонн меньше, потому что 10% битума в них заменено переработанным пластиком.
Практические исследования показали, что пластиковые композитные дороги демонстрируют характеристики, превосходящие обычные асфальтобетонные дороги. В частности, они показывают лучшую износостойкость и требуют минимального технического обслуживания.
Тесты показали, что пластиковые дороги более устойчивы к погодным воздействиям и температурам. Кроме того, разработчики разных стран говорят о более высоком сроке бесперебойной работы пластиковых дорог. Так, в сравнении с асфальтовым и бетонным покрытиями, пластиковое не дает широких трещин и выбоин (неплохие новости для Украины). Это связано с тем, что полимерно-битумные композитные дороги, в отличие от стандартных асфальтобетонных, не впитывают воду, обладают большей гибкостью, что приводит к уменьшению повреждений и потребности в ремонте. Дорожные покрытия остаются гладкими, требуют меньшего ухода и лучше поглощают звук.
Стоит отметить, что уменьшение количества повреждений дороги повышает ее безопасность, поскольку это автоматически уменьшит количество дорожно-транспортных происшествий и вероятность пробок.
Еще одним огромным преимуществом современных пластиковых дорог является высокая скорость их монтажа. Например, нидерландская компания KWS строит модульные пластиковые дороги, которые легче и быстрее укладывать. Если для создания асфальтовых и бетонных дорог требуются месяцы (если не годы), то пластиковые дороги построят за несколько недель.
Создатели технологии утверждают, что скорость монтажа пластиковых дорог быстрее, чем обычных, ведь нет необходимости проведения землеройных и дорожно-строительных работ. Так голландские разработчики подняли скорость работ на 70%.
Значительным плюсом модульных конструкций является их полая структура, где можно размещать различные коммуникации, кабеля и водоотводы. Кроме того, конструкция дает возможность для дальнейшей модификации: установки датчиков движения, подключения обогрева дороги.
Еще одним, приятным для автомобилистов, плюсом пластиковых дорог является то, что они по своей природе проницаемы и обеспечивают меньшую задержку движения, что снижает потребление бензина.
В ЧЕМ МИНУСЫ?
Несмотря на значительные преимущества пластиковых дорог и позиционирование их как 100% экологичных, абсолютной панацеей для экологии их считать нельзя. В чем же подвох?
Дороги, которые создают из чистого пластика, требуют использования совместимых пластмасс, поскольку при расплавлении пластмассы разных типов могут разделяться по фазе, тем самым вызывая структурные недостатки, которые могут привести к преждевременному разрушению.
Кроме того, пластмасса в дороге может распадаться на микропластик, частицы которого проникают в почву и водоемы. Этот микропластик может также поглощать другие загрязнители.
Еще одним минусом является то, что эта технология не проверена временем. Разработчики уверяют, что ожидаемый срок службы пластиковых дорог составит примерно 30 лет, однако подтверждения этому нет, ведь сама технология относительно новая.
Бесспорно, пластиковые дороги помогают в вопросе утилизации старого пластика, однако полное влияние самих дорог на экологию еще не изучено.
🚗. ПЛАСТИКОВЫЕ ДОРОГИ НА ПРАКТИКЕ
Индия
Индия — мировой лидер по технологии создания «пластиковых» дорог.
Технологию создания дорог из пластика в Индии в 2002 году разработал Раджагопалан Васудеван, профессор химии Инженерного колледжа Тиагараджара в южном городе Мадурай. Он запатентовал технологию превращения обычного мусора в дорожное покрытие, которое частично заменяет битум — основной компонент асфальта.
В методике Васудевана используют тонко измельчённый пластиковый мусор, который добавляют к нагретому битуму. Затем эту смесь выливают на камни.
Хотя основным сырьём являются пластиковые бутылки, пластиковые отходы могут включать в себя всё: от конфетных обёрток до пакетов. Смесь сокращает количество необходимого битума на 8—10%.
Таким образом создано около 100 тысяч километров индийских дорог. И на этом Индия не останавливается. Недавно министр рыболовства индийского штата Керала Дж. Мерсикутти Амма разработала план, благодаря которому из пластика, который рыбаки вылавливают в океане, уже построили 34 тысяч километров дорог.
Под ее руководством правительство штата начало кампанию под названием «Чистое море», которая обучает рыбаков собирать пластик и возвращать его на берег.
Такая потребность возникла из-за того, что каждый из 1,3 миллиарда жителей Индии ежегодно использует порядка 11 кг пластика — большая его часть попадает в Индийский океан и Аравийское море.
В рамках плана только в первые 10 месяцев рыбаки выловили с Аравийского моря порядка 25 тонн пластика, в том числе 10 тонн полиэтиленовых пакетов и бутылок. Все эти отходы рыбаки доставляли на сушу, где их измельчали и перерабатывали на материал для покрытия дорог. Большинство этих дорог являются дорогами местного значения.
Великобритания
Британский инженер Тоби Маккартни разработал инновационный процесс, который позволяет заменить большую часть сырой нефти, основы битума в асфальте, на крошечные гранулы пластика, созданные из перерабатываемых бутылок.
«Результатом такой инновации стало покрытие на 60 процентов дешевле, чем традиционные выработки, в 10 раз прочнее, и намного лучше для окружающей среды», — утверждает автор проекта MacRebur Тоби Маккартни.
Маккартни впервые задумал эту идею после того, как ему надоело латать выбоины в дорогах возле своего дома. Знакомая ситуация, не так ли? Он работал в Индии и видел, как люди заполняют выбоины пластиковым мусором и выплавляют его прямо на месте.
Продукт MacRebur по сути наполняет битум переработанными пластиковыми отходами, поэтому дороги становятся прочнее и содержат меньше нефтепродуктов, необходимых для связывания гравия. На разработку пластикового дорожного покрытия понадобилось 18 месяцев тестирования и сегодня дорога, построенная Маккартни уже введена в эксплуатацию.
Нидерланды
В сентябре 2018 года муниципалитет города Зволле открыл 30-метровую велодорожку, сделанную из переработанного пластика. Проект по созданию подобных дорог должен дать использованным бутылкам вторую жизнь, а также ускорить темпы дорожного строительства.
Пластиковая дорога (PlasticRoad), которая, по словам ее разработчиков, «состоит из переработанного пластика настолько, насколько это возможно», была создана компанией KWS совместно с компаниями Wavin и Total oil and gas group.
Проект поддержал муниципалитет города.
Разработчики надеются, что особая структура сможет эффективно защищать дорожку от воздействия воды. Кроме того, они установили специальное углубление, в котором может скапливаться вода.
Также авторы проекта уверяют, что такие дороги смогут служить в три раза дольше, чем традиционные.
Австралия
Даунер, городской совет Хьюма, компании Close the Loop, Sustainability Victoria и RED Group вместе построили первую в истории австралийскую дорогу из мягкого пластика, стекла и тонера.
Покрытие дороги – это мягкие пластмассы из примерно 200 000 пластиковых пакетов и упаковок, 63 000 эквивалентов стеклянных бутылок, тонер из 4500 использованных картриджей для принтеров и 50 тонн переработанного асфальта. Из этих материалов построили дорогу в Крейгибурне, расположенную на севере Мельбурна.
Позднее, в южной части Сиднея также провели успешные испытания аналогичной пластиковой дороги.
Новая Зеландия
В Новой Зеландии, в Новом Плимуте, тоже построили дорогу из использованного пластика. Визуально дорожное покрытие ничем не отличается от обычного асфальта, но, на самом деле, в составе покрытия находится более 833 000 переработанных банок из-под йогурта и молока.
Первоначально пластик планировалось уничтожить. Однако, по задумке местного правительства, полтонны пластика было выделено на прокладку дорожного покрытия.
Если дорога справится с нагрузками, то содержание пластмассовых предметов в асфальте, которое на данный момент составляет 0,5%, повысят.
Согласно утверждению специалистов, применение пластика придает асфальту стойкость и прочность. То, что нужно, для дорог.
Голландская строительная компания VolkerWessels разрабатывает экспериментальное дорожное покрытие из переработанного пластика.
Компания предлагает выпускать блоки для покрытия дорог из переработанного пластика. Материал для них планируется брать из скопившегося в океане мусора, который уже образовал целые «острова».
Специалисты компании говорят, что установка пластиковых плит потребует гораздо меньше времени и окажется примерно в три раза более долговечной, чем покрытие дороги асфальтом. Еще одно преимущество в том, что пластиковую дорогу проще обслуживать, она меньше весит и выдерживает температуры от -40 до +80 градусов Цельсия.
Что касается технологии укладки нового покрытия, то полые пластиковые блоки планируется производить заранее и перевозить их на место установки. По мнению голландских специалистов, такая схема имеет множество преимуществ.
Полая конструкция блоков подходит для размещения инфраструктурных элементов, например, труб или кабелей. Кроме того, почти 2% всех транспортных выбросов углекислого газа формирует сам асфальт, а использование пластика позволит снизить этот показатель.
Новый проект скоро перейдет в стадию испытаний — эксперты проверят инновационную дорогу на сцепление в условиях непогоды. В течение ближайших трех лет фирма VolkerWessels планирует довести технологию до серийного варианта, так как интерес к новому покрытию уже проявили власти голландского города Роттердама, которые готовы предоставить место для установки экспериментального покрытия.
Многие знают о необходимости утилизации пластиковых отходов и стараются сокращать использование пластика в быту: заменяют пакеты из супермаркета на тканевые сумки, не используют соломинки для напитков, выбрасывают пластиковые бутылки отдельно от прочего мусора, чтобы их отправляли на вторичную переработку.
Шотландский инженер Тоби Маккартни нашел пластику новое, неожиданное применение, которое позволяет использовать на благо его способность разлагаться многие сотни лет. Он не хотел, чтобы его дочь жила в мире, где вместо бирюзовой воды в океане был бы слой мусора из пакетов и бутылок. Во время поездки в Индию инженер заметил, что местные жители расплавляют пластик, чтобы заполнить им выбоины на дорогах. Это и вдохновило мужчину на создание собственной компании по переработке пластика и его дальнейшего превращения в материал для ремонта дорожного покрытия.
В апреле 2016 года началась работа MacRebur — компании, которая использует пластиковые отходы для строительства дорог. Маккартни основал ее вместе с друзьями: Гордоном Ридом и Ником Бернеттом.
В MacRebur перерабатывают около 60% коммерческого пластика и 40% пластика домашнего использования, превращая его с помощью специального гранулятора в кусочки размером не более 5 мм. Затем гранулы смешиваются с активатором, состав которого держится в секрете, но по утверждению создателей, он является абсолютно безопасным (надеемся, что это так). После смесь поступает к производителю асфальта.
Обычный асфальт производится из битума и камня. Технология MacRebur заменяет часть битума пластиком, расплавляя его при температуре 120 градусов Цельсия, чтобы он выделял как можно меньше вредных веществ в атмосферу.
Основатель компании утверждает, что дорожное покрытие с использованием пластика на 60% более прочное, чем традиционное. При этом на каждый километр дороги расходуется примерно 684 тысячи бутылок. Выходит отличное совмещение приятного (ведь всегда приятно ездить по ровной дороге без огромных ям и трещин в другое измерение) с полезным.
Пока компания Тоби Маккартни является стартапом, а его «волшебная» смесь для строительства асфальта доступна только на территории Великобритании. А жаль, другим странам, в том числе и нашей, она бы тоже не помешала. Ведь пластика меньше не становится, да и состояние дорог в большинстве городов оставляет желать лучшего. Главное, чтобы асфальт со смесью от MacRebur укладывали не во время дождя или снега.
Ранее «Ридус» писал о том, как помочь сохранить планету, не напрягаясь.