Подсолнечная шелуха поможет строителям
В странах, которым повезло с лесными ресурсами, в качестве экологически чистого и возобновляемого наполнителя можно использовать обычные никому не нужные опилки. В Турции с опилками проблемы, зато много подсолнечной шелухи, страна ежегодно выращивает около миллион тон семян подсолнечника. Ее и предложили добавлять в бетон инженеры из турецкого Университета Намика Кемаля Бурак Сисман (Burak Sisman) и Эрхан Гезер (Erhan Gezer).
Подсолнечная шелуха – отходы производства растительного масла и пищевой промышленности. До сих пор она рассматривалась лишь как мусор. Однако турецкие исследователи утверждают, что на самом деле шелуха ценный строительный материал, который уменьшает плотность бетона и повышает его сопротивляемость растрескиванию в условиях периодической заморозки и оттаивания.
Внимание исследователей, впрочем, шелуха привлекла не потому, что без нее бетону не обойтись, а потому, что в ряде стран, особенно развивающихся, накопление этих отходов может стать неуправляемым в ближайшие годы. Их использование в строительстве – прекрасный способ экологически чистого решения проблемы. Особую актуальность он приобретает на фоне роста стоимости и хронической нехватки в некоторых регионах традиционных строительных материалов.
Бетон – один из самых энергоемких и ресурсоемких материалов. Чтобы снизить его стоимость, в качестве наполнителей используют резиновую крошку, стеклянный порошок и даже жидкие отходы бумажной промышленности. Добавление таких компонентов в ряде случаев отрицательно влияет на прочность, плотность и водонепроницаемость бетона. Турецкие исследователи изучили свойства бетона с наполнителем из несъедобной шелухи подсолнечных семян, как возможную альтернативу распространенным технологиям.
В ходе тестов ученые получали бетон с самой низкой допустимой плотностью для легких бетонов. Как следует из отчета, некоторые из полученных образцов имели малую сжимаемость, подходящую для строительства. При увеличении в бетоне доли подсолнечной шелухи прочность падала, такие смеси допустимо использовать лишь для изоляции, но не в качестве несущих элементов.
По мнению исследователей, использование шелухи в качестве наполнителя наиболее подходит для строительства одноэтажных сельскохозяйственных зданий. Однако применение такого бетона для несущих конструкций домов и офисов не может быть рекомендовано.
Шелуха подсолнечника в строительстве
ШЕЛУХА СЕМЕЧЕК КАК МАТЕРИАЛ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ДСП
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Введение
Как известно, на один миллион тонн готового подсолнечного масла приходится около 300 тысяч тонн волокнистых отходов. По мнению исследователей, применение вторичных продуктов пищепрома, вроде шелухи семян подсолнечника, позволит сократить их накопление, что будет актуально в развитых странах, и создать композитные экологически чистые материалы, чтобы применять их в строительстве.
Турецкие исследователи считают, что шелуху семени подсолнечника, которая является побочным продуктом в производстве растительного пищевого масла, можно использовать как экологически чистый наполнитель при изготовлении бетона, но я предполагаю, что в нашей стране более актуально производить ДСП (древесно-стружечная плита), так ДСП — самый распространенный материал в производстве мебели и отделки помещений. Связи с этим, была поставлена цель и определены следующие задачи:
Цель: изготовить ДСП на основе шелухи от подсолнечных семечек и исследовать ее физические характеристики.
Задачи:
узнать возможные способы изготовления ДСП в домашних условиях;
изготовить ДСП на основе шелухи от подсолнечных семечек;
изготовить ДСП на основе опилок;
сравнить физические характеристики созданных экземпляров ДСП.
I. Основная часть
Роль подсолнуха в наше время
Подсолнухи ценятся не только за ядра, которые идут на изготовление растительного масла, широкое применение находит также побочная продукция, образующаяся при переработке семян: корзинки, шрот, жмых, лузга подсолнечника. Лузга отделяется при подготовке семян подсолнечника к извлечению масла в процессе обрушивания, шрот – во время извлечения масла путем экстрагирования, а жмых образуется, если масло получают методом прессования. Эти отходы подсолнечника благодаря высокому содержанию белка и витаминов считаются одними из самых ценных и относительно дешевых кормов для сельскохозяйственных животных. При выделении ядра подсолнечника на маслопрессовых заводах образуется большое количество лузги – около 14% от общего количества семян. Утилизировать ее в таких объемах затратно и сложно. К счастью, сейчас существует несколько вариантов выгодной утилизации подсолнечной шелухи:
ее используют в качестве сырья при производстве фурфурола, кормовых дрожжей и этилового спирта;
добавляют в измельченном виде к грубым кормам в животноводстве;
применяют в садоводстве в качестве органического удобрения для разрыхления и улучшения почвы;
шелуха подсолнечника приносит большую пользу при выращивании грибов;
используют для получения биогаза.
Строительство является одной из наиболее важных отраслей отечественной экономики. Её состояние во многом определяет уровень развития общества и его производственных сил. Связи с этим, я считаю возможность использования лузги подсолнечника в строительстве одним из самых выгодных вариантов утилизации подсолнечной шелухи. Например, турецкие исследователи установили, что применение шелухи уменьшает плотность бетона и способствует увеличению сопротивления материала при резких перепадах температуры от минусовой к плюсовой и в обратную сторону.
Древесно-стружечная плита
Древесно-стружечная плита — листовой композиционный материал, изготовленный путем горячего прессования древесных частиц, преимущественно стружки, смешанных со связующим веществом неминерального происхождения с введением при необходимости специальных добавок в непрерывных ленточных, гусеничных либо экструзионных агрегатах.
Древесно-стружечную плиту создал в 1940-х годах немецкий изобретатель и пилот истребителя Люфтваффе Макс Химмельхебер в качестве альтернативы фанере, которую в то время стало трудно производить в связи с дефицитом древесины. Первый коммерческий образец был изготовлен на фабрике в Бремене во время Второй мировой войны.
В настоящее время широко применяются для изготовления корпусной, мягкой и другой мебели, строительных элементов, вагонов и в производстве тары.
Изготовление ДСП в домашних условиях
Производство древесных плит может осуществляться в небольших масштабах производства или подсобного хозяйства. Основное ограничение состоит в размере получаемых плит – не более 50 × 50 см.
Технология изготовления представляет собой миниатюризованный промышленный процесс, в котором автоматические стадии заменены ручным трудом:
смешивание опилок в небольшой емкости (10-15 л);
добавление связующего и обеспечение полной пропитки опилочной массы;
придание формы при небольшом давлении;
горячее прессование заготовки, для которого требуется специальное оборудование;
охлаждение полученного фрагмента ДСП на воздухе и обрезка краев.
В качестве связующего вещества в работе будет использоваться клей ПВА-М и столярный клей.
II. Проектная часть
В работе применялась технология изготовления ДСП, описанная выше, но этап горячего прессования заготовки был пропущен из-за отсутствия специального оборудования. После придания формы под давлением продукт сох на воздухе.
Так как создаваемый продукт не полностью соответствовал технологии изготовления ДСП на заводах, для сравнения свойств стандартного и создаваемого ДСП было изготовлено ДСП из смеси опилок (сосна 85% и ель 15%) по технологии описанной выше.
Описание этапов работы
Описание этапов работы производится одновременно, описание ДСП из шелухи показано с левой стороны (рисунки с литером «а»), описание ДСП из опилок показано с правой стороны (рисунки с литером «б»).
1 этап. Подготовка смеси.
Рис. 1 «а». Шелуха семечек
Рис. 1 «б». Смесь опилок (85% сосна, 15% ель)
2 этап. Добавление связующего вещества и смешивание смеси.
Рис. 2 «а». Смешивание шелухи с клеем ПВА-М
Рис. 2 «б». Смешивание смеси опилок с клеем ПВА-М
Так как клей ПВА-М не влагостойкий, и центральная часть продукта плохо сохла, было решено изготовить еще экземпляр ДСП, используя в качестве связующего вещества быстросохнущий влагостойкий столярный клей.
Рис. 3 «а». Смешивание шелухи со столярным клеем
Рис. 3 «б». Смешивание смеси опилок со столярным клеем
3 этап. Придание формы под давлением.
Рис. 4 «а». Спрессованный продукт из шелухи семечек
Рис. 4 «б». Спрессованный продукт из смеси опилок
4 этап. Сушка на воздухе.
Рис. 5 «а». Сушка продукта из шелухи семечек на воздухе
Рис. 5 «б». Сушка продукта из смеси опилок на воздухе
5 этап. Покрытие дополнительным слоем клея.
Рис. 6 «а». Покрытие слоем клея ДСП из шелухи (с.в. – клей ПВА-М)
Рис. 7 «а». Покрытие слоем клея ДСП из шелухи (с.в. – столяр. клей)
При снятии упаковки с изготовляемого продукта из шелухи семечек был снят поверхностный слой клея. Чтобы предотвратить отклеивание поверхностных скорлупок был нанесен дополнительный слой клея. После засыхания он создал тонкую прозрачную пленку, сглаживающую поверхность изделия. Продукту, созданному из смеси опилок, не потребовался дополнительный слой клея из-за мелкого размера опилок.
6 этап. Обрезка краев.
Рис. 8 «а». ДСП из шелухи семечек. Вид спереди
Рис. 8 «б». ДСП из смеси опилок. Вид спереди
Рис. 9 «а». ДСП из шелухи семечек. Вид сбоку
Рис. 9 «б». ДСП из смеси опилок. Вид сбоку
Из-за отсутствия специального технического оборудования ширина изделий немного различна, но это не оказывает сильного влияния на физические характеристики ДСП. Примерная ширина:
Экземпляр 1 и 2: 5-6 мм;
Экземпляр 3 и 4: 7-8 мм.
Рис. 10. Готовые ДСП.
ДСП из шелухи семечек. Связующее вещество – клей ПВА-М
ДСП из смеси опилок. Связующее вещество – клей ПВА-М
ДСП из шелухи семечек. Связующее вещество – столярный клей
ДСП из смеси опилок. Связующее вещество – столярный клей
Физические характеристики изготовленных ДСП.
Изготовленные ДСП тестировались на следующие физические характеристики:
Масса изделия по сравнению с другим экземпляром;
Влагостойкость и плавучесть (необязательные характеристики).
По массе изделия сравнивались 1 и 2 экземпляр, 3 и 4 экземпляр.
Обработанные данные представлены в таблице №1.
Таблица №1. Физические характеристики изготовленных ДСП.
№ Экземпляра
Крепость изделия
Масса изделия по сравнению с другим экземпляром
Влагостойкость и плавучесть
Бетон из подсолнечной шелухи
В странах, которым повезло с лесными ресурсами, в качестве экологически чистого и возобновляемого наполнителя можно использовать обычные никому не нужные опилки. В Турции с опилками напряженка, зато полно подсолнечной шелухи, ведь страна выращивает ежегодно почти миллион тон семян подсолнечника. Ее и предложили добавлять в бетон инженеры из турецкого Университета Намика Кемаля Бурак Сисман (Burak Sisman) и Эрхан Гезер (Erhan Gezer).
Подсолнечная шелуха – отходы производства растительного масла и пищевой промышленности. До сих пор она рассматривалась лишь как мусор. Однако турецкие исследователи утверждают, что на самом деле шелуха ценный строительный материал, который уменьшает плотность бетона и повышает его сопротивляемость растрескиванию в условиях периодической заморозки и оттаивания.
Внимание исследователей, впрочем, шелуха привлекла не потому, что без нее бетону не обойтись, а потому, что в ряде стран, особенно развивающихся, накопление этих отходов может стать неуправляемым в ближайшие годы. Их использование в строительстве – прекрасный способ экологически чистого решения проблемы. Особую актуальность он приобретает на фоне роста стоимости и хронической нехватки в некоторых регионах традиционных строительных материалов.
Бетон – один из самых энергоемких и ресурсоемких материалов. Чтобы снизить его стоимость, в качестве наполнителей используют резиновую крошку, стеклянный порошок и даже жидкие отходы бумажной промышленности. Добавление таких компонентов в ряде случаев отрицательно влияет на прочность, плотность и водонепроницаемость бетона. Турецкие исследователи изучили свойства бетона с наполнителем из несъедобной шелухи подсолнечных семян, как возможную альтернативу распространенным технологиям.
В ходе тестов ученые получали бетоны с плотностью около 2000 тонн на один кубический метр, самой низкой допустимой плотностью для легких бетонов. Как следует из отчета, некоторые из полученных образцов имели малую сжимаемость, подходящую для строительства. При увеличении в бетоне доли подсолнечной шелухи прочность падала, такие смеси допустимо использовать лишь для изоляции, но не в качестве несущих элементов.
По мнению исследователей, использование шелухи в качестве наполнителя наиболее подходит для строительства одноэтажных сельскохозяйственных зданий. Однако применение такого бетона для несущих конструкций домов и офисов не может быть рекомендовано.