Огромные запасы бесплатного сырья

Борщевик Сосновского, некогда считавшийся исключительно опасным сорняком, стал ценным ресурсом для строительной отрасли. Ученые из Московского государственного строительного университета (НИУ МГСУ) разработали технологию, которая позволяет перерабатывать растение в строительный материал. Эта идея оказалась настолько успешной, что уже сейчас ведутся активные разработки по внедрению новой технологии в массовое производство. Разработка уже получила поддержку властей и была включена в программу «Приоритет 2030», а награды на международных выставках и публикации в научных журналах подтверждают значимость новой технологии.

Борщевик Сосновского (Heracleum sosnowskyi) — инвазивный вид растения, открытый в 1944 году и названный в честь известного ботаника Дмитрия Сосновского. В нашей стране он появился в середине XX века. Главный агроном СССР Трофим Лысенко решил внедрить новую кормовую культуру для решения продовольственной проблемы.

В начале 1950-х годов началась масштабная кампания по выращиванию растения. Поначалу оно казалось идеальным решением для послевоенного сельского хозяйства: неприхотливое, морозоустойчивое, быстрорастущее. Но вскоре стало ясно, что борщевик обладает слишком агрессивными свойствами: он быстро распространяется, вытесняет местные виды растений и представляет угрозу для здоровья человека.

С течением времени борьба с борщевиком стала одной из главных задач для сельского хозяйства, превратившись в настоящую экологическую проблему. Площадь распространения растения достигла более миллиона гектаров. Механическое удаление и химическая обработка были основными методами, но они требовали значительных финансовых вложений и часто оказывались неэффективными.

Однако наука нашла способ использовать борщевик во благо. Коллектив студентов и аспирантов НИУ МГСУ под руководством Михаила Бруяко разработал технологию переработки растения в строительный материал. Идея возникла у ученого после того, как он столкнулся с борщевиком на своем участке. Проведенные анализы показали, что стебли борщевика обладают пористой ячеистой структурой, что делает их удобными для использования в качестве тепло- и звукоизоляции. А в сочетании с вяжущими веществами из борщевика можно изготавливать строительные блоки, панели и композиты. Так начались эксперименты над созданием строительных материалов на основе борщевика.

Как рассказали ученые, сам по себе производственный процесс крайне прост и не требует больших финансовых затрат. К примеру, с одного гектара можно собрать до 200 тонн зеленой массы, причем около 15% (примерно 30 тонн) после сушки пригодно для изготовления строительных материалов.

Переработка борщевика начинается с безопасного сбора растения. Затем сырье подвергается сушке. Это позволяет уменьшить содержание влаги и снизить активность фуранокумаринов — химических соединений, содержащихся в соке растения, которые вызывают раздражение кожи.

После сушки стебли измельчаются до необходимой фракции, после этого полученный наполнитель проходит специальную обработку гидрофобизаторами — водоотталкивающими веществами, которые улучшают взаимодействие растительного материала с другими компонентами. В результате получается легкий и прочный наполнитель, который можно эффективно комбинировать с различными вяжущими материалами.

Одним из ключевых преимуществ новой технологии является использование модифицированного гипсового вяжущего. Гипс, известный своей способностью быстро схватываться с водой, образует прочный минеральный каркас, который обеспечивает устойчивость и долговечность готового материала. В сочетании с обработанным борщевиком этот вяжущий компонент создает уникальный композит, обладающий высокой прочностью и водостойкостью.

Помимо высокой прочности и водостойкости новый материал обладает и другими уникальными свойствами.

Во-первых, это легкость: новые композитные материалы легче традиционных, таких как бетон или кирпич, что облегчает транспортировку и монтаж.

Во-вторых, отличная тепло- и звукоизоляция. Волокна борщевика создают пористую структуру, которая отлично удерживает тепло и поглощает звуки, что особенно актуально для жилых и офисных помещений.

В-третьих, энергоэффективность. Использование борщевика позволяет сократить потребление традиционных строительных материалов, таких как цемент и древесина, что положительно сказывается на общей энергоэффективности зданий.

В-четвертых, многофункциональность. Материалы на основе борщевика подходят для различных сфер применения — от возведения стен и перегородок до производства теплоизоляционных элементов и декоративных панелей.

Но это не все. Новая технология имеет экономический и экологический эффекты.

Сырье является практически бесплатным: борщевик растет повсеместно. Затраты связаны только со сбором и переработкой. Промышленная организация по сбору и переработке борщевика, в свою очередь, позволит сэкономить средства на его ликвидацию.

Использование борщевика также снижает себестоимость готовой продукции: строительные блоки и панели из композитного материала будут дешевле традиционных бетонных или гипсовых аналогов. Это снизит стоимость строительных материалов для малоэтажной и индивидуальной застройки.

Наконец, переработка борщевика уменьшает его распространение, улучшает состояние экосистемы и защищает здоровье людей. Композиты содержат преимущественно природные компоненты — гипс и растительные волокна, без добавления токсичных веществ и формальдегидных смол. Переработка борщевика в строительные материалы осуществляется по принципу замкнутого цикла: отходы превращаются в полезный ресурс. Кроме того, сокращается потребность в невозобновляемых ресурсах, таких как песок, гравий и древесина.

Сегодня новая технология находится на этапе испытаний и сертификации: борщевичная теплоизоляция прошла проверку на Апрелевском заводе теплоизоляционных плит. Изобретение НИУ МГСУ также уже успело привлечь внимание государственных органов и бизнес-сообщества. В частности, министерство сельского хозяйства Подмосковья уже заинтересовалось новой технологией и рассматривает ее для практического применения. Бизнес, в свою очередь, может быть заинтересован в налаживании производства по сбору сорняка для его продажи с целью дальнейшей переработки.

В ближайшее время планируется масштабирование производства и сертификация новых материалов согласно строительным стандартам. В перспективе, если удастся наладить массовое производство, борщевик может стать неотъемлемой частью строительной индустрии, предлагая строительной отрасли доступные, качественные и экологически чистые материалы, а технология его переработки поможет создать устойчивую экономику замкнутого цикла, где отходы превращаются в полезные ресурсы.

Ученые уверены, что научный подход помогает решать многие проблемы, превращая изначально непригодный и опасный материал в экологически чистые и доступные строительные ресурсы.