Во всем на ремонт автомобильных дорог и прокладку новых расходуется более 1,5 трлн тонн асфальта. Доля битума в асфальтном покрытии составляет от 10 до 40%. Частичная замена битума переработанными пластиковыми отходами позволит решить проблему загрязнения окружающей среды, экономии невосполнимых природных ресурсов и улучшения долговечности дорожного покрытия. Срок его службы увеличивается в 2-3 раза.
Содержание
Пластиковые отходы в дорожном строительстве
Отходы полимеров находят широкое применение в дорожном строительстве, например, различные изделия из вторичного пластика.
Изделия из вторичных пластмасс в дорожном строительстве
Строительство современных автомобильных дорог не обходится без применения многочисленных полимерных материалов: геотекстиля, пластиковых сеток и решеток, служащих для укрепления грунта.
Полимерные пленки для гидроизоляции, геотекстиль и сетки и решетки для укрепления грунтов и дорожных откосов изготавливают из переработанного пластика. Это позволяет обеспечить экономию до 20-30%. Также это важно для решения проблем утилизации пластиковых отходов.
Термопластики для дорожной разметки
Традиционная дорожная разметка на основе красок постоянно стирается от истирания колесами автомобилей и атмосферных воздействий. Приходится затрачивать средства на ее восстановление практически ежегодно. Дорожная разметка на основе пластиков значительно более долговечна. При этом для ее нанесения могут использоваться переработанные отходы полимеров.
Дорожная разметка из пластиков обеспечивает устойчивость к трению, атмосферным осадкам, ультрафиолетовому излучению и перепадам температур. Ее применение регламентируется ГОСТ 52575-2006 «Материалы для дорожной разметки».
Разметку из отходов термопластов (полиэтилена, полипропилена, полиэтилентерефталата и др.) наносят при температуре 180 град. С. Для этого используют специальную технику.
Стандартная толщина покрытия составляет 2-4 мм. Для увеличения светоотражающего эффекта в темное время суток в ее состав наряду с пигментами вводят стеклянные шарики (20% от массы полимера). Эти шарики получают при переработке отходов стекла.
Для дорожной разметки используют также холодные пластики. Это многокомпонентные составы на основе полимерных смол (чаще полиэфирных) с химическими отвердителями. Жидкие полимерные смолы могут быть получены пиролизом соответствующих пластиковых отходов.
Полимерно-битумные вяжущие
Полимерно-битумные вяжущие сначала были успешно использованы в производстве кровельных материалов. Потом их стали применять и в строительстве автомобильных дорог. Частичная замена битума полимерными материалами делает дорожное покрытие на 60% прочнее и в 2-3 раза более долговечным. Это позволяет обеспечить экономию значительных средств на ремонте дорог.
Впервые применение пластиковых отходов в полимерно-битумных вяжущих было запатентовано в 2002 году индийской компанией Plastic Waste Management Ltd. А уже в 2020 году только один из ее заводов в городе Бангалоре перерабатывал более 30 тонн/сутки пластиковых отходов. В настоящее время использование пластиковых отходов в дорожном строительстве стало общемировой практикой.
Частичная замена битума переработанными пластиковыми отходами позволяет сократить количество отходов пластмасс, обеспечить сбережение природных ресурсов и улучшить характеристики дорожного покрытия, а, главное, значительно повысить его долговечность.
Для ввода измельченных пластиковых отходов фракции около 1 мм их разогревают до температуры 170-180 град. С и смешивают с разогретым битумом при тщательном перемешивании. Эти процессы можно ускорить при предварительном растворении измельченных отходов полимеров в растворителях (вазелиновом или индустриальном масле). Такая операция сокращает время приготовления полимерно-битумного вяжущего и снижает температуру обработки до 160-170 град. С. После смешения композиция укладывается как обычный асфальтобетон.
Дорога из переработанного пластика
Еще дальше пошли голландские специалисты. Они создали велосипедные дорожки, полностью изготовлены из переработанных пластмасс. В них пустотелые плиты из переработанных пластиковых отходов укладываются на подготовленную подложку из утрамбованного песка.
Это снижает затраты на монтаж дороги. В пустотах пластиковых плит удобно разместить все необходимые коммуникации. Однако, это может стать серьезной проблемой при необходимости замены одной из пластиковых плит. Создание таких дорог очень перспективно с точки зрения экологии, однако есть серьезные сомнения могут ли такие технологии использоваться для строительства автомобильных дорог с интенсивным движением.
Для оценки такой возможности запланировано в 2023 году строительство опытного участка автодороги около Роттердама из переработанного пластика. Если эксперимент будет удачным, это будет иметь очень большое значение для экологии. Ведь 100 кв. м такой дороги эквивалентны утилизации около 450 тысяч пластиковых пакетов или 70 тысяч бутылок.
Перспективы применения пластиковых отходов в дорожном строительстве в России
Автомобильные дороги в нашей стране служат в 2-3 раза меньше, чем в европейских странах. Срок службы дорог может быть увеличен при использовании полимерных материалов, увеличивающих эластичность асфальтового покрытия. При этом снижается образование колеи летом и уменьшается образование трещин в зимних условиях. Это способствует увеличению безопасности движения автомобилей и росту срока службы дорожных покрытий.
В России доля полимерно-битумных вяжущих в дорожном строительстве не превышает 5% против 15% в США, Индии, Китае и почти 20% в европейских странах. Это негативно сказывается на качестве наших автомобильных дорог.
Наибольшее распространение в нашей стране получили полимерно-битумные вяжущие на основе блоксополимеров стирол-бутадиен-стирола. На их использование выпущен специальный государственный стандарт (ГОСТ 52056-2003 «Вяжущие полимерно-битумные дорожные на основе блоксополимеров типа стирол-бутадиен-стирола»).
В качестве примера использования пластиков в дорожном строительстве можно упомянуть успешный опыт применения российскими военными стеклопластиковых матов. Они используются для создания дорог для тяжелой техники на болотистых почвах. После прохождения военной техники такую дорогу разбирают и хранят до нового применения.
Использование отходов в дорожном строительстве в России ограничивается применением резиновой крошки, получаемой при дроблении отработанных автопокрышек. Ее использование снижает себестоимость дорожных покрытий и увеличивает их долговечность, а также снижает почти в 2 раза шум при движении автомобилей.
Сейчас ситуация начинает меняться. Согласно федеральному проекту «Экономика замкнутого цикла» использование продукции из отходов в строительстве и дорожном строительстве будет постоянно увеличиваться и к 2030 году должна составлять не менее 40%. Государственная программа «Инновационная дорога» предусматривает строительство автомобильных дорог с полимерно-асфальтным покрытием в Московской и Рязанской областях, а также в Татарстане.
Для использования пластиковых отходов в строительстве таких дорог необходимы четкие государственные гарантии:
- для дорожников-ритмичной поставки необходимого количества измельченных пластиковых отходов;
- для переработчиков пластикового мусора-гарантии постоянного вывоза дробленных полимерных отходов.
Кроме того производство по переработке пластиковых отходов должно располагаться достаточно близко к месту намечаемого дорожного строительства, иначе транспортные затраты съедят все преимущества такого проекта.
Правильно ли я понял, что поставки пластиковых отходов для дорожного строительства по силам только регоператору?
Андрей, спасибо за хороший вопрос. Теоретически поставлять отходы в виде переработанной продукции может любая компания, имеющая соответствующую лицензию. На практике только крупный регоператор может иметь площадку для накопления необходимого объема отходов, а главное, получить господдержку для участия в программе строительства инновационной дороги.