В России, по некоторым оценкам, ежегодно образуется около 7 миллиардов тонн твердых промышленных отходов, из которых используется повторно лишь 28 процентов. Количество жидких отходов, отравленных тяжелыми металлами, радионуклидами, нефтепродуктами, вообще не поддается учету. Поставщиков этого "добра", в числе которых компании черной и цветной металлургии, химии, нефтепереработки, целлюлозно-бумажной промышленности и машиностроения, на Южном Урале предостаточно, как и предприятий горнорудной отрасли, которые тоже наносят ощутимый вред экосистеме. Из добытых ископаемых извлекается лишь часть полезных составляющих, а пустую породу складируют в отвалах и хвостохранилищах. Традиционные способы обогащения руды - выщелачивание, флотация и другие - приводят к переходу содержащихся в них соединений тяжелых металлов в растворимую форму и поступлению вместе со стоками в грунтовые воды.
Методов реабилитации почв и водоемов существует немало, но все они не решают главной проблемы - окончательной нейтрализации вредных веществ, подчеркивает Владимир Гурвич, замдиректора группы компаний "Курс", занимающейся экологической проблематикой. Задача - запустить процесс, обратный выщелачиванию, для минерализации опасных элементов. И вот челябинские исследователи запатентовали композиционный материал, способный эффективно связывать тяжелые металлы и радионуклиды.
Ученые ЮУрГУ занялись этой темой несколько лет назад, создав сорбент, сырьем для которого служат отходы металлургического производства. Подобных технологий, уверяют авторы, нет больше нигде - ни у нас, ни за рубежом. Аналоги имеют более низкие рабочие характеристики и высокую стоимость, они не могут применяться для очистки обширных территорий без дополнительных затрат, многократно превышающих расходы на приобретение самого сорбента.
- Плюс нашей технологии и в отсутствии необходимости использования производственных сооружений и химических веществ, перемещения значительных масс материалов, - поясняет завлабораторией кафедры "Материаловедение и физикохимия материалов" университета Татьяна Лонзингер. - Использование отходов металлургического производства приводит к дополнительному уменьшению техногенных образований.
Впрочем, дополняет заведующий кафедрой пирометаллургических и литейных технологий ЮУрГУ Павел Гамов, сорбент можно изготовить и из природного сырья - сорбция будет даже выше, чем при использовании сталеплавильных шлаков. Важно, что в обоих случаях, впитав и связав загрязнители, вещество остается безвредным.
- Уникальность в том, что наш сорбент нейтрализует практически все опасные вещества, попадающие в грунт, безвозвратно - это ключевое слово, - подчеркивает ректор ЮУрГУ Александр Шестаков.
По его словам, полностью нейтрализуются мышьяк, кадмий, кобальт, никель, свинец. Содержание меди снижается в 123 раза, железа - почти в 60, марганца - в 17, цинка - в 136. Через три месяца контакта с сорбентом мертвый грунт преображается: в нем появляются простейшие жизненные формы, что подтверждено испытаниями.
Эффективность разработки проверили и на водоемах Карабаша, загрязненных отходами медеплавильного производства, а также на Аргазинском водохранилище, главном питьевом резервуаре Челябинска, которое также страдает от промышленных сбросов.
- Композитный сорбент после непродолжительного контакта с илом эффективно поглотил и связал в новые нерастворимые фазы катионы тяжелых металлов, - поделилась результатом Татьяна Лонзингер. - Аналогичные последствия наблюдались и при очистке воды от катионов церия, который использовали в качестве имитатора загрязнения радионуклидами.
Исследования продемонстрировали еще одно ценное свойство челябинской разработки. Оказалось, применение сорбента сопровождается поглощением углекислого газа. То есть при очищении значительных территорий удастся снизить количество парниковых газов. На этом важном "побочном" эффекте будут построены дальнейшие исследования.
Отметим, что помощь в испытаниях ученым оказали металлургические предприятия Челябинской и Свердловской областей, заинтересованные в доступной и эффективной переработке своих шлаков. Однако, несмотря на интерес практиков, новинке до сих пор не удалось выйти из лаборатории "в большую жизнь", хотя нашелся и инвестор, готовый заняться производством сорбента. Причину Владимир Гурвич видит не только в недоверии и скепсисе со стороны некоторых промышленников, но и в неосведомленности большинства из них.
Поэтому презентовать новинку решили на площадке СПП. Кстати, во время этой встречи Павел Гамов сообщил также, что ученые нашли эффективный способ извлекать железо из шлаков Карабаша. Правда, есть нюанс: в полученной фракции остаются медные добавки, которые ограничивают сферу применения конечных изделий, поскольку примесь считается вредной. Тем не менее из получаемого в результате чугуна можно производить шары для мельниц или другую продукцию, для которой не важна чистота металла - эксплуатационные качества от этого не страдают.
Другой проект, способный помочь и биосфере, и бизнесу, желающему избавиться от отходов производства, связан с переработкой пыли дуговых сталеплавильных печей. Челябинские ученые предлагают ее брикетировать, а затем очищать и тоже направлять в производство. Проект уже поддержал Российский фонд фундаментальных исследований.
Тренд на развитие "зеленых" технологий в металлургии продвигает и завершающийся совместный проект вуза и компании "Северсталь" по переработке доменных шлаков, изготовлению на их основе пропантов для нефтедобычи. Полученный в результате продукт соответствует необходимым параметрам и сегодня проходит испытания в лаборатории Газпрома.