Minimization of atmosphere pollution by utilizing cellulose waste

Abstract

The greenhouse effect is our planet's ability to pass the Sun's incoming radiation and to reflect the re‐radiated long wavelengths from the Earth's surface, so increasing our planet's surface and atmosphere lower‐layer temperature. As a result, the melting of glaciers and snow cover intensifies, and the water level of seas and oceans increases, flooding islands and coast lines. Increase in temperature intensifies water evaporation, increases the possibility of downpour and cyclone formation in seaside regions, while on continents ‐ droughts, heat‐waves and forest fires. So lowering of the greenhouse effect is one of the main global problems today. The main greenhouse effect “agents” are carbon dioxide CO₂ (53 %), freon, ozone, methane CH₄ and other substances. CO₂ is formed during breathing of live organisms, activity of microbes in the soil, also during the combustion of various organic substances. CH₄ and CO₂ are formed when cellulosic matter ‐ wood, peat moss, agricultural production waste, vegetation ‐ decay at treatment places, by tillage also in landfills processes take place. From all the mentioned processes mankind controls only the cellulose mater combustion and decay processes which it should decrease as much as possible to weaken the green‐house effect. However, at present it is unrealistic to lower the amount of CO₂ formed by burning fossil fuel in industrial enterprises and heating systems. Cellulose‐containing waste can be reprocessed without emitting CO₂ or CH₄ by manufacturing building materials, thermal as well as acoustic insulating composites. Wooden waste has been used for these purposes for a long time. At present it is recommended to use other cellulose raw materials ‐ straw, reeds, boon, peat moss and other materials. The utilization of straws given composites, containing straws, Portland cement (in some cases ‐ construction gypsum and sand and polymeric additives ‐ vinyl acetate (e g polyvinyl acetate PVA) or cellulosic materials (e g carboxymethylcellulose CMC) dispersions. The utilization of reeds gives composites containing reeds, Portland cement and PVA or CMC. The utilization of boon or chaff gives composites containing boons or chaffs, anhydrite or aliuminate cements and PVA or CMC. Optimal composition composites distinguish themselves by good physico‐mechanical as well as thermal and acoustic properties and can find applications as building materials as well as thermal and acoustic insulating materials.

Atmosferos užterštumo mažinimas utilizuojant celiuliozės turinčias atliekas

Santrauka. Gamtą ir žmogų neigiamai veikiantį šiltnamio efektą skatina anglies dioksido (CO₂) bei metano (CH₄) kiekių ore didėjimas. CO₂ patenka į orą naudojant kurą, degant miškams, pastatams, deginant celiuliozės turinčias atliekas, o CH₄ ‐ pūvant organinėms, taip pat apartoms celiuliozės turinčioms atliekoms. Todėl celiuliozės turinčių medienos perdirbimo bei žemės ūkio gamybos atliekų, nekultūrinės augmenijos ir kitų celiuliozės turinčių produktų panaudojimas statybinių celiuliozinių užpildų turintiems kompozitams gaminti (nedeginant bei nepūdant) lokaliai prisidėtų mažinant šiltnamio efektą. Gaminant statybinius (termoizoliacinius bei konstrukcinius) kompozitus gali būti panaudotos celiuliozės plaušų turinčios žaliavos: medienos atliekos ‐ medienos perdirbimo įmonių atliekos, medienos dirbinių atliekos, nereikalingi medienos dirbiniai, kirtaviečių atliekos, žievės; žemės ūkio gamybos ‐javų, linų, kanapių perdirbimo atliekos; nekultūrinė augmenija ‐ nendrės, meldai, švendrai, menkavertis šienas, spygliuočių medžių kankorėžiai bei skujos; iškastinės augmenijos žaliavos ‐ durpės ir sapropelis; buitinės atliekos ‐ makulatūra, medvilnės tekstilės atliekos. Statybiniams kompozitams iš žemės ūkio gamybos atliekų gaminti naudojamos javų (šiaudai, pelai) ir linų arba kanapių perdirbimo atliekos (spaliai, pakulos).

Naudojant šiaudus statybinės medžiagos gaunamos: 1) juos šutinant, kad suirtų natūralus vaško sluoksnelis, ir karštai presuojant, kad to proceso metu išsiskyrusios sakingosios medžiagos surištų šiaudus į vientisą dirbinį, 2) surišant neorganiniais rišikliais (cementu, moliu), 3) surišant neorganiniais rišikliais, dedant polimerinių priedų. Dirbinių iš šiaudu pavyzdys ‐ sutinimo bei karštojo presavimo būdu gaunamos “Stramit” plokštės; portlandcemenčiu surištos plokštės bei moliu surištos šiaudaplytės; presuojant portlandcementį su statybinio gipso priedu ir polimeriniais PVA bei KMC tipo priedais gautos šilumos izoliacinės bei sieninės plokštės.

Naudojant spalius ir pelus, statybinės medžiagos gaunamos surišant juos anhidritiniu arba aliuminatiniu cementais su PVA bei KMC tipo polimeriniais priedais. Šio tipo dirbiniai priklauso II bei III šilumos izoliacinių medžiagų klasėms.

Statybinių kompozitų iš nekultūrinės augmenijos gamybai naudojamos nendrės, tačiau šiam tikslui taip pat gali būti naudojami meldai, švendrai ir kita panašaus tipo augmenija. Šio tipo kompozitai gali būti gaunami surišant išdžiovintus ir susmulkintus augalus portlandcemenčiu bei pridedant PVA bei KMC tipo polimerinių priedų. Dirbiniai priklauso II bei III šilumos izoliacinių medžiagų klasėms. Kompozitų gamybos savikainą sudaro žaliavų ir įrangos kaina, žaliavų mišinio paruošimo išlaidos, elektros energijos ir darbo jėgos kainos. Ekonomiškiausi iš kompozitų yra medbetoniai, pjuvenų betonai bei dirbiniai, gaunami naudojant šiaudus, pelus, spalius ir nendres. Pastarųjų medžiagų gamyba yra paprasta, nereikalaujanti sudėtingos įrangos ir ekonomiška, o patys kompozitai gali būti gaminami tiesiog panaudojimo vietose. Tai ypač aktualu gaminant minėtuosius kompozitus kaimo vietovėse. Kompozitams, kurių sudėtinė dalis ‐ žemės ūkio gamybos atliekos (pvz., šiaudai) bei nekultūrinė augmenija (pvz., nendrės), būdinga pakankamos garso sugerties savybės. Plokštės, pagamintos iš tokių kompozitų, galėtų būti naudojamos statant triukšmą slopinančias sieneles prie autostradų, ypač ten, kur autostrados kerta miestų pakraščius.

Reikšminiai žodžiai: šiltnamio efektas, šilumos bei garso izoliacinės medžiagos, į atmosferą išmetamo CO₂ kiekio mažinimas.

First Published Online: 14 Oct 2010

Keyword : greenhouse effect, thermal and acoustic insulating materials, lowering of CO2 emissions into the atmosphere