Lapszámok

Világviszonylatban évente kb. 3 milliárd tonna építési-bontási hulladék (angolul construction and demolition waste, CDW) keletkezik [1], míg az Európai Unióban (EU) a keletkező összes hulladék kb. 37%- át (mintegy 800 millió tonnát) tesz ki ez a mennyiség [2]. Emiatt e hulladékáram minél nagyobb fokú hasznosítása és a körforgásos gazdálkodásba való bekapcsolása kulcsfontosságúvá vált az utóbbi években (1. ábra). Magyarországon az építőipari termelés 2016- ot követően hatalmas növekedésnek indult, melynek következtében az építési-bontási hulladékok mennyisége is jelentősen megnőtt. A KSH adatai szerint [3] a 2020-ban keletkező építési-bontási hulladék mennyisége megközelítőleg 8,3 millió tonna volt, melynek jelentős része (16%-a) lerakással ártalmatlanított, míg legnagyobb része (84%-a) anyagában hasznosított (hasznosítási arány a 3. legmagasabb az EU-ban (1. ábra)). Habár ez a magas hasznosítási arány azt sugallhatja, hogy az építőipar erősen körforgásos, a hulladékgazdálkodási gyakorlatok azt mutatják, hogy az építési-bontási hulladékok hasznosítása nagyrészt visszatöltési műveleteken és alacsony minőségű hasznosításon (angolul down-cycling) alapul (pl. újrahasznosított aggregátumként közúti alapozásoknál) [4].

1. ábra: Az építési és bontási ásványi hulladék feldolgozása az EU-ban [4]

Habár az építési-bontási hulladékoknak számos hasznosítási lehetősége ismert, hazai hasznosításuk számos problémába ütközik, amelyet a jogi szabályozás szigorúsága mellett a piaci igények hiánya, a környezetvédelmi kultúra elmaradása, valamint a hulladékkezelés költségei és a pénzügyi kihívások is nagymértékben befolyásolnak [4].

A fentiek függvényében megállapítható tehát, hogy az építési-bontási hulladékok újrahasznosítási problémájának megoldása a teljes társadalomra kiterjedő jelentőséggel bíró feladat. A fő kihívás a jelenleg alacsony értékű termékek helyett nagyobb hozzáadott értékű termékek előállítása, amelyben fontos szerep hárul a nyersanyagelőkészítési technológiák fejlesztésére.

Jelenlegi kutatások az ME-MFK-n
A Miskolci Egyetem Műszaki Föld- és Környezettudományi Karának Nyersanyagelőkészítés és Környezettechnológia Intézete közel harminc éve foglalkozik az építési-bontási hulladékok oktatásával és kutatásával [5-8]. A közelmúltban számos olyan kutatás kezdődött az intézetben, amely az építési-bontási hulladékok komplex hasznosítására fókuszál, és a hulladék minél nagyobb hozzáadott értéket képviselő termékként történő felhasználását kívánja szolgálni (up-cycling). Egyik ilyen kutatási vonal a betonhulladék finom porfrakciójának minél nagyobb arányban történő visszanyerése és alkalmassá tétele különböző eljárásokkal (aprítás, osztályozás, őrlés) cement részleges helyettesítésére [9- 11].

2. ábra: Mechanikailag aktivált CDW tartalmú mintatestek (20% cementhelyettesítés)

A kutatások mindegyike megállapította, hogy a felhasznált betonhulladék porfrakciójának összetétele és szemcseméret-eloszlása jelentős hatással van a reakcióképességre, a cementpép reológiájára, kötési idejére, ezáltal pedig a termék (2. ábra) tulajdonságaira is [9-11]. Továbbá az eddigi kutatások rávilágítottak arra, hogy az újrahasznosított betonhulladék porfrakció (többnyire cementkő) tulajdonságainak különböző eljárásokkal való szabályozásával (pl. mechanikai aktiválással) reakcióképessége fokozható, ami lehetőséget biztosít cementhelyettesítőként akár 30%-ban való felhasználásához a termék tulajdonságainak (pl. nyomószilárdság) romlása nélkül, összehasonlítva a hagyományos cementalapú termék tulajdonságaival [9]. A mészfelvételi vizsgálatok eredményei kimutatták, hogy a betonhulladék porfrakciójának mechanikai aktiválásával jelentősen (akár 50%-kal is) növelhető a reakcióképessége [9- 10]. Ugyanakkor mechanikai aktiválás során csak jól megválasztott őrlési paraméterek mellett biztosítható a megfelelő szemcseméret-eloszlás és fajlagos felület, ezáltal pedig a porfrakció felületi reaktivitásának növekedése. Az anyag túlzott őrlése következtében azonban aggregáció léphet fel a szemcsék között, mely az őrlemény durvulásához, vagyis a fajlagos felület csökkenéséhez vezethet, ami a reakcióképesség csökkenése mellett energiahatékonyság szempontjából is kerülendő. A fajlagos felület csökkenése eredményeként pedig az előállított termék minősége is romlik.

"...a Magyarországon 2020-ban keletkezett építési-bontási hulladék mennyisége megközelítőleg 8,3 millió tonna volt..."

Kutatásaink során megállapítottuk továbbá, hogy a betonhulladék porfrakciójának mechanikai aktiválásával a cementpép reológiája és kötési ideje is szabályozhatóvá válik. A túlzott mértékű őrlés során bekövetkező aggregáció hatására a cementpép viszkozitása megnő, ami a bedolgozhatóságot is rontja [11]. Emellett a cementpép kötési idejét is nagymértékben befolyásolja a CDW por összetétele és fajlagos felülete. A mechanikailag aktivált CDW por felhasználásával készült cementpép kötési ideje csökkenthető a fajlagos felület növelésével, ami kapcsolatba hozható a CDW por megnövekedett reakcióképességével [11].

Összességében tehát megállapítható, hogy a CDW por megfelelő előkészítést követően cementhelyettesítőként alkalmazható, ugyanakkor további vizsgálatok szükségesek a mechanikailag aktivált, újrahasznosított betonhulladék porból készült betontermékek hosszút ávú viselkedésének vizsgálatára.

Hivatkozások

[1] Akhtar, A.; Sarmah, A.K. Construction and demolition waste generation and properties of recycled aggregate concrete: A global perspective. J. Cleaner Product. 2018, 186, 262–281. https://doi.org/10.1016/j. jclepro.2018.03.085
[2] Eurostat,Waste Statistic–European Commission. 2022. Available online: https:// ec.europa.eu/eurostat/statistics-explained/ index.php?title=Waste_statistics#Total_waste_generation
[3] Az egyes hulladékfajták mennyisége a kezelés módja szerint. Forrás: https://www. ksh.hu/stadat_files/kor/hu/kor0029.html
[4] Böcskei Elvira, Suman Vivien, Vértesy László: Körforgásos gazdaság és Hulladékgazdálkodás: Építési-bontási hulladékok. Magyar Tudomány, 2022, 183, 6, 789–798 https:// doi.org/10.1556/2065.183.2022.6.10
[5] Csőke Barnabás, Bőhm József, Szabó Imre, Faitli József, Bokányi Ljudmilla, Takács János, Madarász Tamás: Hulladékgazdálkodás. Digitális tananyag, Miskolci Egyetem, 2010, https://hulladekonline.hu/ Hullad%c3%a9kgazd%c3%a1lkod%c3%a1s
[6] Csőke Barnabás: Építési hulladékok előkészítése építési, útépítési célra. Építőanyag: Journal of Silicate Based and Composite Materials, 2005, 57(2), pp. 39–42. http://dx.doi.org/10.14382/epitoanyag-jsbcm.2005.8
[7] Csőke Barnabás, Olessák Dénes: Építési-bontási hulladékok kezelése. Környezetvédelmi Minisztérium Szakmai füzetsorozata 6, Budapest, 2003.
[8] Csőke Barnabás: Építési hulladékok előkészítése és hasznosítása. OMIKK, Budapest, 1999, ISBN: 9635934149
[9] Mucsi Gábor, Papné Halyag Nóra, Ulsen Carina, Figueiredo Oliveira Paula, Kristály Ferenc: Mechanical Activation of Construction and DemolitionWaste in Order to Improve Its Pozzolanic Reactivity. ACS Sustain. Chem. Eng. 2021, 9, 3416–3427. https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.0c05838
[10] Szűcs Máté: Építési és bontási hulladékokból visszanyert cementkő puzzolános reaktivitásának fokozása mechanikai aktiválással. Szakdolgozat, 2022, Miskolci Egyetem
[11] Bárány Péter Tamás: Cementpép kötésidejének és reológiájának szabályozása az építési-bontási hulladék porfrakciójának mechanikai aktiválása révén. Szakdolgozat, 2022, Miskolci Egyetem

(forrás, fotók: a szerzők )