Безотходную комплексную технологию получения из рисовой шелухи полезных материалов для различных производственных сфер, таких как строительство и ремонт, защита поверхностей от коррозии и других, предложили ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ), 8 июля сообщает пресс-служба вуза.

Для всех стран, производящих рис, утилизация многотоннажных отходов в виде рисовой шелухи остается нерешенной проблемой. При том что только в Китае ее образуется до 40 млн тонн в год.

Это вызвано тем, что в рисовой шелухе содержится значительное количество неорганических примесей, которое не позволяет утилизировать ее по традиционной для сельскохозяйственных отходов технологии компостирования. Она плохо подвергается естественному биологическому разложению на полигонах, становясь серьезным загрязнителем окружающей среды.

Сжигание шелухи позволяет получать энергию, но из-за тех же примесей — оксидов кальция и магния — полного сгорания не происходит. Одновременно образуется значительное количество золы, но наличие примесей остаточного углерода и оксидов кальция и магния не позволяет перерабатывать эту золу в востребованный промышленностью чистый оксид кремния, в том числе для производства различных видов стекол.

Результаты исследования предложенной технологии, которая решает эту проблему, ученые ПНИПУ представили в статье «Утилизация золы рисовой шелухи с получением востребованных силикатных материалов», опубликованной в журнале Construction and Geotechnics, том 15 № 1, 2024 год.

В обычной древесине или в соломе содержание неорганических примесей составляет не более 5–7 масс.%, а в рисовой шелухе их содержится до 19–21 масс.%. Поэтому она плохо горит, и в золе сохраняется высокая доля несгоревшего углерода.

В результате она представляет собой аморфный диоксид кремния (аморфный кремнезем) с примесями оксидов кальция и магния и несгоревшего углерода. Аморфный оксид кремния является ценным сырьем для ряда промышленных продуктов, но в настоящее время золу рисовой шелухи утилизируют, добавляя ее в асфальтобетон вместо песка, так как в ней, кроме аморфного оксида кремния, много примесей.

Ученые Пермского Политеха решили изменить эту расточительную ситуацию, когда добываются сотни тысяч тонн природных минералов, состоящих из аморфного оксида кремния, таких как трепел и диатомит, а зола рисовой шелухи — возобновляемый его источник — в основном идет в отвалы.

Природные кремнеземные минералы широко используются для получения важного промышленного продукта — жидкого стекла (силикатного клея), который применяют при изготовлении жаропрочных и кислотостойких материалов, лакокрасочных и декоративных покрытий, защищающих от коррозии, и во многих других областях.

Технология, разработанная учеными ПНИПУ, позволяет получать жидкое стекло из золы рисовой шелухи в качестве основного продукта. При этом в ходе технологических операций примеси отделяются и преобразуются в другой ценный продукт — гранулированное пеностекло. Его можно применять как теплоизоляционную прослойку в объектах жилого, коммерческого и промышленного строительства.

Используется и углерод, присутствовавший в золе рисовой шелухи. Его окисляют до образования газов, идущих на вспенивание пеностекла.

Заведующий кафедрой «Строительное производство и геотехника» ПНИПУ доктор технических наук Вадим Офрихтер пояснил решаемую исследователями задачу:

«Можно сравнить показатель годового производства золы с добычей минерального аналога — диатомита, который является ценным ископаемым сырьем, и горнодобывающие компании несут большие затраты на его добычу. В то время как зола из рисовой шелухи считается бесполезным отходом. Мы предлагаем рассматривать ее как ценный ресурс оксида кремния, который в отличие от аналога является возобновляемым. Поэтому нужно ориентироваться не на уничтожение золы рисовой шелухи, а на полное использование всех ее компонентов и получение востребованных продуктов».

Способ переработки золы рисовой шелухи, предложенный пермскими учеными, является комплексным, эффективным решением и экологической проблемы утилизации отходов производства риса, и экономически выгодного производства ценных продуктов из возобновляемого источника.