Stojantiesiems

VILNIUS TECH mokslininkai rado būdą, kur panaudoti milžiniškas popieriaus gamybos atliekas

Balandžio 23, 2021

Milžiniški plastiko pakuočių, kaip atliekų, kiekiai jau keletą metų neramina aplinkos apsauga besirūpinančius žmones ir organizacijas. Kaip viena iš alternatyvų plastikui rinkoje neretai siūlomos popierinės pakuotės. Ar popierius iš tiesų mažiau kenksmingas aplinkai? Atsakymas gali nustebinti. 

„Popieriaus industrijos sektorius yra vienas iš labiausiai taršių industrinių sektorių. Taip pat jis minimas kaip vienas didžiausių energijos ir vandens vartotojų. Didžiausią dalį iš šioje pramonės šakoje susidarančių atliekų sudaro popieriaus gamybos dumblas – apie 35 proc. nuo pagaminamo popieriaus. Europos Sąjungoje (ES) kasmet pagaminama 93 mln. tonų popieriaus ir prognozuojama, kad gamybos apimtys artimiausiu metu nesikeis“, – sako Vilniaus Gedimino technikos universiteto (VILNIUS TECH) Aplinkos inžinerijos fakulteto Aplinkos apsaugos instituto inžinierius ir Aplinkos apsaugos ir vandens inžinerijos katedros doktorantas Tomas Astrauskas.

Aplinkos apsaugos agentūros duomenimis, 2019 m. susidarė 21 856,436 t perdirbti skirto popieriaus ir kartono rūšiavimo atliekų, iš jų 6458,7 t buvo eksportuota, 7178,5 t – sudeginta, naudojant kaip kurą ar kitais būdais energijai gauti, 7227,8 t buvo perdirbta, o 889,1 t – apdorota.

Lietuvos mokslininkai rado sprendimą, kur panaudoti milžiniškas popieriaus gamybos atliekas – tiria būdus, kaip gaminti garsą sugeriančias medžiagas. 

Popieriaus gamybos dumblas – kas tai ir kuo jis žalingas?

Remiantis mokslininko M. Friaso kartu su kitais autoriais parengtu straipsniu, ES kasmet susidaro 32,5 mln. t popieriaus gamybos dumblo. Lietuvoje kasmet pagaminama apie 130 tūkst. t popieriaus ir jo gaminių, iš kurių susidaro 45,5 tūkst. t popieriaus gamybos dumblo. 

Pasak VILNIUS TECH Aplinkos apsaugos instituto inžinieriaus, įvairios kietosios atliekos ir dumblas susidaro skirtinguose procesų etapuose. „Popieriaus gamybos dumblas (PGD) susidaro popieriaus gamybos arba perdirbimo proceso metu. Tai yra gamybinių nuotekų valymo atlieka, susidaranti nuotekų dumblo nusodintuvuose. PGD sudėtyje pagrindiniai komponentai yra kaolinas, celiuliozė, ligninas“, – pasakoja T. Astrauskas.

Anot jo, PGD yra priskiriamas atliekų rūšims, kurios negali būti utilizuojamos sąvartynuose. „Dažniausias šių atliekų tvarkymo metodas Europoje ir kitose šalyse yra deginimas. Šis metodas pagal atliekų tvarkymo direktyvą 2008/98/EB vertinamas tik kaip „šiek tiek geresnė“ alternatyva, palyginus su šalinimu į sąvartynus“, – atkreipia dėmesį T. Astrauskas. 


Vienas iš atliekų panaudojimo būdų – naujų medžiagų kūrimas

Kiekis sąvartynų ir karjerų, kuriuose galima utilizuoti PGD, yra ribotas, o PGD susidarymo kiekiai kasmet yra dideli ir nemažėja. Šioms atliekoms tvarkyti skiriama vis daugiau dėmesio, todėl mokslininkai ieško būdų, kaip būtų galima jas efektyviau panaudoti. 

VILNIUS TECH doktorantas pasakoja, kad viena iš pagrindinių tyrimo sričių, susijusių su popieriaus gamybos dumblu bei jo pakartotinu panaudojimu, yra PGD taikymas statybose. Dauguma tyrimų šioje srityje atliekami maišant popieriaus gamybos dumblą su cementu arba moliu, siekiant sukurti naujos kartos plytas ar blokelius statybų industrijos sektoriui. Dar viena sritis, su kuria dirba pats T. Astrauskas ir VILNIUS TECH mokslininkai – garsą sugeriančių medžiagų, panaudojant PGD, kūrimas.

„Kuriant naujas ir tobulinant esamas garsą sugeriančias medžiagas, yra nuolat vykdomi moksliniai tyrimai. Šiomis dienomis ypač kreipiamas dėmesys į natūralias ar pakartotinai naudotinas medžiagas, kurios galėtų būti modifikuotos kaip garsą sugeriančios medžiagos. PGD klasifikuojama kaip tam tinkama granuliuota garsą sugerianti medžiaga“, – pasakoja VILNIUS TECH doktorantas.

VILNIUS TECH mokslininkai rado būdą panaudoti PGD 

T. Astrauskas su komanda eksperimentiniu būdu kuria kompozitines plokštes, skirtas garso izoliacijai. Pagaminus pirmuosius prototipus buvo pastebėta, kad plokštės yra poringos, todėl buvo nuspręsta vystyti mokslinius tyrimus plokštes pritaikant garso sugerčiai. Tam, kad medžiaga sugertų garsą ji turi būti poringa, ir garso banga patekusi į medžiagą, joje nusloptų“, – pasakoja T. Astrauskas.

Anot jo, akustiniu požiūriu PGD nėra pranašesnė medžiaga už kitas garso sugerčiai šiuo metu naudojamas medžiagas, tačiau mokslininkų pagrindinis tikslas – sugalvoti, kaip pakartotinai panaudoti PGD, kad nereikėtų šių atliekų deginti jėgainėse.

Šiuo metu yra sukurti pirmieji PGD ir gesintų kalkių, molio, cemento kompozitinių plokščių prototipai. „Dabar dar šiek tiek anksti kalbėti apie šių medžiagų panaudojimą praktikoje, nes dar laukia daug darbo, kad šios plokštės galėtų „išeiti iš laboratorijos“, tačiau akustiniu požiūriu rezultatai džiugina, ir tikrai matome galimybių, kad naujosios medžiagos galėtų būti naudojamos praktikoje. Šiuo išradimu mes orientavomės į patalpų akustikos problemas t. y. patalpas, kur būtų reikalingas švarus ir neiškraipytas garsas, pvz. auditorijos, koridoriai, laukimo salės“, – sako VILNIUS TECH doktorantas.


Bendradarbiavimas su Aplinkos apsaugos agentūra

Pažangą lemia glaudūs mokslo, studijų ir valstybės institucijų ryšiai. „Galime tik pasidžiaugti, kad atsiranda vis daugiau ir daugiau iniciatyvų ir tyrimų iš mokslininkų pusės, kaip produktų gamybai panaudoti gamybos metu susidariusias atliekas. Šios iniciatyvos ypač svarbios, einant žiedinės ekonomikos link“, – sako Danguolė Kazlauskienė, Aplinkos apsaugos agentūros Atliekų prevencijos skyriaus vedėja.

Būdami suinteresuoti skatinti tarpusavio bendradarbiavimą VILNIUS TECH kartu su Aplinkos apsaugos agentūra sudarė bendradarbiavimo sutartį, kurios tikslas – aktyvus bendradarbiavimas, rengiant aukštos kvalifikacijos specialistus ir plečiant bendrus mokslinius tyrimus.

Pagal sutartį VILNIUS TECH įsipareigoja nuolat tobulinti mokslo ir studijų procesą taikant naujausius mokslo pasiekimus ir socialinių partnerių patirtį. Aplinkos apsaugos agentūra sieks sudominti jaunąją kartą dirbti aplinkosaugos srityje, siūlydama studentams praktiką ir pažintines ekskursijas agentūroje bei kurdama naujas darbo vietas.


 

Galerija

Panašios naujienos

Nauja daktaro disertacija
Nauja daktaro disertacija
VILNIUS TECH didžiuojasi savo doktorantų disertacijomis, todėl VILNIUS TECH Biblioteka kviečia sekti skelbiamas naujas apgintas disertacijas. Šiandien pristatoma disertacija  „Pluoštais armuotų polimerų ekstruzijos sukeltų deformacijų analizė ir modeliavimas“ („Analysis and modeling of deformations induced by the extrusion of fiber-reinforced polymers“), kurią parengė doktorantas Mahmoud Samy Mahmoud Mohammed Farh. Disertacija rengta 2021–2026 metais Vilniaus Gedimino technikos universitete, vadovas – prof. dr. Viktor Gribniak. Disertacija ginama viešame Medžiagų inžinerijos mokslo krypties disertacijos gynimo tarybos posėdyje 2026 m. birželio 10 d. 14 val. Vilniaus Gedimino technikos universiteto Aula Doctoralis posėdžių salėje. Polimerų 3D spausdinimas sudaro galimybę pritaikyti gamybą sudėtingos geometrijos objektams. Vis dėlto jų konstrukcinį pritaikymą riboja spausdintos medžiagos anizotropinės mechaninės savybės, gamybos metu susidarantys mikrostruktūros defektai ir liekamieji įtempiai, sukeliantys matmenų netikslumus bei formos iškraipymus. Šioje disertacijoje tiriamos 3D spausdintos polilaktido (PLA) medžiagos: grynasis ir dalinai perdirbtas PLA, ištisine aramido gija ir trumpais plaušais armuoti kompozitai. Tyrimo tikslas – sukurti kombinuotą eksperimentinę ir skaitmeninę metodiką, leidžiančią įvertinti armavimo efektyvumą ir numatyti gamybos metu atsirandančias liekamąsias deformacijas. Tyrimo objektas apima spausdintų PLA kompozitų termomechanines ir viskoelastines savybes bei terminio virsmo parametrai. Tyrimų metodika apima tempimo ir lenkimo bandymus, termomechaninių savybių tyrimus, skenuojančiąją elektroninę mikroskopiją ir baigtinių elementų modeliavimą. Sukurta ištisine aramido armuoto polilaktido gija pritaikyta 3D spausdinimo technologijai padidino tempiamųjų bandinių laikomąją galią 67 %, tačiau armavimo efektyvumą ribojo gijos išdėstymo netiesiškumas, sukibimo defektai ir įtempimo trūkumas 3D spausdinimo metu. Trumpais plaušais armuoti polimero kompozitai pasižymėjo skirtingu plaušų poveikiu: anglies plaušai didino kompozito standumą, o medienos plaušai – kristalizavimo laipsnį, standumą ties stiklinimo temperatūra, tąsumą ir matmenų pastovumą. Lyginant su grynuoju PLA, medienos plaušai sumažino bandinio kraštų išlinkį 43 %, o anglies plaušai – 14 %. Sukurtas kombinuotas baigtinių elementų modelis, kuriame termomechaninio uždavinio sprendimas pažingsniui atkuria 3D spausdinimo, aušinimo ir pačio objekto atskyrimo nuo gamybos platformos etapus. Gauti liekamųjų įtempių ir deformacijų pasiskirstymo laukai eksportuojami į mechaninį modelį. ABAQUS modeliavimo aplinkoje grynojo PLA išlinkis apskaičiuotas su 8,2–10,6 % vidutine paklaida, o Digimat aplinkoje sudarytas modelis nustato trumpais plaušais armuotų kompozitų deformacijas su 14,3–17,9 % paklaida. Toks modeliavimas trumpais plaušais armuotiems kompozitams atliktas pirmą kartą. Disertaciją sudaro įvadas, trys pagrindiniai skyriai, bendrosios išvados ir literatūros sąrašas. Pirmajame skyriuje pateikta 3D spausdinimo armuoto polimero kompozitų literatūros apžvalga, aptariant medžiagų sandarą, armavimo ir modeliavimo būdus. Antrajame skyriuje aprašytos pasirinktos medžiagos, bandymo programa ir skaitinio modeliavimo principai. Trečiajame skyriuje pateikti bandymų ir modeliavimo rezultatai. Bendrosiose išvadose pateikti svarbiausi darbo rezultatai. Disertacijos tyrimo pagrindu paskelbtos keturios mokslinės publikacijos, iš kurių trys straipsniai – Web of Science žurnaluose su citavimo rodikliais, ir keturi pranešimai pristatyti mokslinėse konferencijose. Mokslo darbą galite rasti VILNIUS TECH Virtualiojoje bibliotekoje.
Plačiau