Экологически чистый дом будущего – уже сегодня. Часть I

Требования к современному жилью столь высоки, что без использования самых совершенных технологий и материалов их не удовлетворить.

Помимо этого, внедрение современных строительных материалов и наукоемких технологий способствует снижению себестоимости работ, повышению производительности труда, а значит – повышению рентабельности отрасли в целом. Вот почему развитие стройиндустрии – это процесс постепенного вытеснения природных материалов синтетическими (искусственные полимеры и композиты). Вступает ли эта тенденция в противоречие с совершенствующимися требованиями экологической безопасности?

Полимерная революция в стройиндустрии

В ХХ веке благодаря достижениям науки в стройиндустрию пришли продукты высоких технологий – полимерные материалы. Из полимеров изготавливают детали машин и оборудования. Они используются в качестве вспомогательных компонентов (катализаторов, стабилизаторов, наполнителей, вспенивающих агентов и др.), которые значительно усиливают функциональные свойства привычных строительных и отделочных материалов. Они входят в состав многих отделочных материалов, а такие сектора современного строительства, как гидро- и теплоизоляция, просто немыслимы без продукции химии полимеров. Не последнюю роль играет то обстоятельство, что синтетические материалы, вытесняя природные, отчасти способствуют их сохранению.

Показателен пример поливинилхлорида – одного из старейших искусственных материалов. Впервые он был получен в лабораторных условиях еще в 1835 году французским горным инженером и химиком Анри Виктором Реньо. Однако промышленное применение ПВХ началось лишь спустя сто лет. Такие качества поливинилхлорида, как низкая теплопроводность, высокая химическая стойкость, долговечность, были по достоинству оценены, и после Второй мировой войны началось массовое применение ПВХ в изготовлении труб, профилей, покрытий для пола, пленок, кабельной изоляции и множества других изделий.

С тех пор популярность этого материала, правда, различными темпами в разных странах, непрерывно растет. Примерно половина изготавливаемого в мире ПВХ используется для производства строительных изделий, другая половина – упаковочные материалы, электротехника, бытовые изделия, транспорт и пр. ПВХ широко используется в медицине, из него изготавливают емкости для жидкостей, капельницы и многое другое.

Сырьем для производства ПВХ служат каменная соль и нефть, причем на это идет менее одного процента добываемой в мире нефти. Кстати, специалисты отмечают, что в последнее время взамен нефтяных фракций все большее использование находит газовый конденсат. Так что это действительно яркий пример того, как появление искусственных материалов способствует сохранению природных ресурсов, в частности, хвойных и широколиственных лесов. Ведь дерево – материал, из которого традиционно изготавливались окна и двери до появления оконных систем из ПВХ-профиля.

Экологически чистые строительные материалы

Развитие технологии каждого современного материала немыслимо без совершенствования экологической составляющей. Так, древесно-стружечная плита (ДСП), которая позиционируется как продукт более дешевый, влагостойкий и долговечный по сравнению с материалами из цельной древесины, на старте технологии ее производства служила негативным экологическим примером. Для производства ДСП в качестве связующего звена еще несколько десятилетий назад использовались токсичные фенолформальдегидные смолы, в больших количествах выделявшие свободный формальдегид. Однако им на смену пришли безопасные карбамидо-фармальдегидные связующие, уровень мономерного формальдегида в которых пренебрежимо мал. Кроме того, современные виды ДСП с ламинированным покрытием из ПВХ позволяют полностью исключить выделение формальдегида.

Экологический аспект производства полимеров и, в частности, ПВХ всегда был в центре внимания общественности. Это обстоятельство оказало серьезное влияние на его развитие и совершенствование. В результате исследований и инженерных разработок, активно осуществлявшихся в 70-е годы, были резко снижены выбросы мономера винилхлорида (из которого образуется поливинилхлорид) в окружающую среду. Сегодня производство ПВХ в Европе – одно из самых экологически чистых. Австралийский независимый институт научных и промышленных исследований «GSIRO» по результатам проведенных в 1997 году исследований опубликовал официальный доклад, в котором содержится вывод, что ПВХ является «экологически чистым строительным материалом… и отрицательное воздействие строительных ПВХ-материалов не больше, чем у других строительных материалов».

В то же время постановка проблемы стимулировала бурное развитие технологии утилизации отходов в Европе. Сегодня в Европе большая часть отходов ПВХ перерабатывается, а не сжигается. Современная наука рассматривает проблему переработки отходов ПВХ многосторонне, учитывая многокомпонентный состав полимерных композиций, источники образования отходов, опасность, которую представляют данные отходы для окружающей среды и те продукты, которые можно получить при переработке ПВХ различными методами. Так, отходы производства окон из ПВХ и конструкции, отслужившие свой срок, поступают в центры переработки, где их отделяют от прочих материалов, перемалывают и снова пускают в технологический процесс.

Другое направление переработки отходов ПВХ – так называемый химический и химико-термический рециклинг. Разработано несколько методов, позволяющих использовать хлор, находящийся в полимерной цепи ПВХ, и использовать его для образования других соединений. Так, применяется метод рециклинга, позволяющий поэтапно извлекать из полимерной композиции ее компоненты. При нагревании до температур порядка 130-160?С сначала происходит испарение пластификатора, затем извлекается хлористый водород, а на третьем этапе – смесь углеводородов, которые можно использовать в дальнейшем.

Скачок вперед

Логическим продолжением тенденции максимальной экологизации производства стал отказ от использования в составе ПВХ стабилизаторов свинца. Напомним, что ПВХ без специальных пластифицирующих и стабилизирующих добавок не может использоваться как конструкционный материал. Именно благодаря стабилизаторам он противостоит таким неблагоприятным факторам, как температурные колебания, ультрафиолетовое излучение и т.п. Модификаторы делают его прочным и эластичным. Здесь следует несколько слов сказать о том, что профили из ПВХ, в составе которых есть свинцовые стабилизаторы, абсолютно безопасны для потребителя, поскольку свинец здесь находится в связанном состоянии и не вступает во взаимодействие с окружающей средой. В данном случае речь идет о большей безопасности производства ПВХ и его рециклинга.

Дискуссия о стабилизации изделий из ПВХ с помощью солей свинца ведется с 80-х годов ХХ века. Уже в то время промышленность развитых стран начала разработки альтернативных стабилизирующих систем, безопасных для человека и окружающей среды. При этом использовались научные данные и опыт применения кальциево-цинковых соединений, которые хорошо себя зарекомендовали в производстве бутылок для минеральной воды, упаковки для продуктов питания и фармацевтики. Не так давно ведущие представители европейской ПВХ-индустрии (производители профиля, стабилизаторов и т.д.) выступили с предложением полностью исключить использование свинца в промышленности. Эта инициатива была поддержана Комиссией по охране окружающей среды Евросоюза.

В частности, принято постановление о том, что до 2006 года производители ПВХ-профиля должны значительно сократить применение свинцовых соединений. А к 2015 году должен быть принят закон о полном запрете использования свинца. В некоторых европейских странах, таких как Дания, Австрия и Швейцария, полный запрет на свинец уже введен. Первыми, весной 2004 года, на новую бессвинцовую технологию производства ПВХ перешли все заводы международного концерна profine GmbH и входящей в него марки КБЕ – лидера рынка пластикового профиля для окон и дверей в России. Специалистами концерна была разработана рецептура стабилизации «КБЕ green line» на основе экологически безопасного соединения кальций-цинка (CaZn).

Надо отметить, подобные подходы минимизации вреда окружающей среде и здоровья человека разработаны и для других типов полимеров – полиуретанов, пенополистирола, полипропилена, искусственных каучуков и многих других материалов, используемых в строительстве. Стройиндустрия, как и промышленное производство, все в большей степени подвергается жесткому экологическому контролю со стороны специализированных институтов и со стороны общества. Поэтому перспектива дальнейшего развития предприятий связана с их способностью гибко реагировать на современные экологические требования.