Молния перерабатывает бетонные отходы

Наша цивилизация стоит на прочном бетонном фундаменте. Искусственный камень позволяет возводить прочные сооружения быстро и относительно дешево. Оборотная сторона медали – горы строительного мусора, остающегося от снесенных зданий. Каждый год в мире образуются миллионы тонн бетонных отходов. В одной только Германии за 2010 год строительного мусора произвели на свет 130 млн. тонн.

Бетонный мусор – серьезная экологическая проблема. Пока еще не изобрели эффективной и чистой технологии его переработки. Между тем, цемент, основной компонент бетона, несет ответственность за 8-15% всех выбросов углекислоты. Нетрудно подсчитать, как сократятся выбросы парниковых газов, если весь отслуживший свое бетон переработать и вернуть в производство.

Применяемый сегодня метод механического измельчения бетона производит больше пыли, чем пользы. В лучшем случае на выходе получают каменные обломки, пригодные для основания дорожного покрытия. Как объясняет доктор Фолькер Томе (Volker Thome), ученый из Группы бетонных технологий Института Фраунхофера: «Это «downcycling», повторное использование сырья, качество которого ухудшается от процесса к процессу».

Цель, которую поставил перед собой д-р Томе – отделить частицы натурального и искусственного камня, чтобы использовать их в качестве наполнителей в новых смесях. «Извлечение ценных составляющих из бетонных отходов могло бы увеличить глубину переработки на порядок и довести ее до 80%», - утверждает ученый.

Для достижения цели исследователь возродил метод, разработанный советскими учеными еще в 40-х годах прошлого века, но незаслуженно забытый вскоре после изобретения. Этот метод, позволяющий разложить бетон на отдельные компоненты, называется электродинамической фрагментацией.

Как правило, молния предпочитает перемещаться в воздухе или воде, но не сквозь твердые тела. Однако ученые из СССР более 70 лет назад обнаружили, что диэлектрические свойства материалов не являются постоянной величиной. Они изменяются в зависимости от длительности электрического импульса разряда.

«Для очень коротких вспышек молнии, менее 500 наносекунд, вода обладает большим электрическим сопротивлением, чем большинство твердых тел», - продолжает объяснение Фолькер Томе. «Говоря простым языком, это означает, что если бетон поместить в воду, то короткие 150-наносекундные разряды молнии преимущественно пройдут через твердое тело, а не сквозь жидкость».

Электрический ток всегда идет по пути наименьшего сопротивления. В бетоне максимальная проводимость характерна для границ между различными компонентами, между частицами наполнителя и цемента. Внутри бетонной глыбы короткий и мощный разряд вызывает электрический пробой и формирует плазменный канал, который мгновенно расширяется, создавая в течение тысячных долей секунды волну давления, направленную изнутри наружу. Сила этого давления сравнима с небольшим взрывом. Она и разрывает бетон на отдельные составляющие.

Лабораторная установка института Фраунгофера способна переработать за час до тонны бетонных отходов. Для эффективной работы и коммерческой окупаемости ее пропускная способность должна составлять не менее 20 тонн в час. Ученые утверждают, что достигнут требуемых показателей в течение двух лет.

По материалам Fraunhofer

• < В США будут добывать литий из геотермальных вод
• Как бороться с космическим мусором? Рецепты от Boeing >

Комментарии: