Из образующихся в течение года зольных отходов сланцевой промышленности повторное использование сейчас находят менее пяти процентов. В то же время старые отвалы содержат миллионы тонн золы, полукокса и породы разного состава.
В сланцевой золе сокрыто разнообразное будущее сырье
30.05.2026
Отходы ида-вирумааской сланцевой промышленности в течение десятилетий считались прежде всего проблемой окружающей среды. Теперь ученые надеются, что по крайней мере часть этих гор может в будущем превратиться в источник ценного сырья. При поддержке проектов фонда справедливого перехода ÕÜF14 и ÕÜF15 исследуют, как использовать сланцевую золу и другие отходы промышленности для производства стройматериалов, связывающих веществ и, возможно, также критических металлов.
По словам ученых Тартуского университета, вопрос уже не только в том, как складировать отходы или уменьшить их влияние на окружающую среду. Все более важным становится вопрос, можно ли будет рассматривать эти горы в будущем и вовсе как своего рода полезное ископаемое.
- В зольных горах по-прежнему содержится много активных соединений. Это значит, что материал, может быть, возможно заставить работать вновь.
КАЛЛЕ КИРСИМЯЭ
Что происходит внутри гор?
Одна из важнейших частей проекта связана с классификацией и исследованием старых промышленных отходов. Ученые бурят скважины в горах отходов сланцевой промышленности, берут пробы и анализируют состав материала.
По словам научного сотрудника геологического отделения Тартуского университета Рихо Мытлепа, недостаточно только знать, где находится какая-то из гор.
- Одно дело - знать, где расположена какая-то гора, однако отдельный вопрос - что действительно происходит внутри этой горы и какой материал можно было бы извлечь из нее сейчас, - сказал Мытлеп.
Сланцевая промышленность функционирует в Ида-Вирумаа десятки лет, и в течение этого времени образовались отходы очень разного состава. Часть отходов образовалась на электростанциях, часть - на производствах сланцевого масла при использовании как новых, так и более старых технологий.
По словам ученых, довольно хорошо известно, что складировали в свое время на отвалах, однако намного меньше исследовалось то, каким образом эти материалы изменились за десятилетия.
Выясняется, что старые отвалы вовсе не являются скопищем "мертвых" материалов. Некоторые химические процессы происходят там по сей день.
Содержащиеся в золе соединения вступают в реакцию с водой, воздухом и углекислым газом. В некоторых местах процессы могут протекать медленно, в течение десятков лет.
- Одно дело - знать, где расположена какая-то гора, однако отдельный вопрос - что действительно происходит внутри этой горы и какой материал можно было бы извлечь из нее сейчас.
РИХО МЫТЛЕП
Новую жизнь старой золе
Одно из важнейших исследовательских направлений связано с повторной активацией старых сланцевых зол.
Свежую сланцевую золу раньше довольно успешно использовали в качестве добавки при производстве цемента. Ее применяли также в сельском хозяйстве и в качестве наполнителя для полимеров. Проблема в том, что десятки лет лежащая в отвалах зола вступает в реакцию с водой и воздухом, то есть теряет часть своих первоначальных свойств.
По словам академика Калле Кирсимяэ, этот процесс происходит все же не так быстро и не совсем так, как полагали раньше.
- В зольных горах по-прежнему содержится много активных соединений. Это значит, что материал, может быть, возможно заставить работать вновь, - считает Кирсимяэ.
Ученые изучают возможности применения старой золы при производстве альтернативных связывающих веществ. Во всем мире цементная промышленность ищет возможности уменьшить свой след CO2, то есть важен каждый процент замены обычного портландцемента альтернативными материалами.
Если, к примеру, удалось бы заменить четверть обычного цемента альтернативным связывающим веществом, то это стало бы уже очень большим шагом. Еще большим прорывом стала бы замена половины объема цемента.
Из сланцевой золы можно получить чистый кальцит
Одним из возможных применений стало бы производство из сланцевой золы чистого карбоната кальция или кальцита, используемого в химической и бумажной промышленности.
- Это зависит, конечно, от того, какие свойства мы в конце концов увидим и насколько хорошо удастся очистить материал, - сказал Калле Кирсимяэ.
В сланцевой золе содержится очень много соединений кальция. Если бы их удалось достаточно хорошо выделить и очистить, то из этого можно было бы получить совершенно новое промышленное сырье.
Содержатся ли в ида-вируских горах критические металлы?
Во всем мире активно исследуются возможности выделения из различных зол редкоземельных металлов и прочих ценных элементов. Особого внимания удостоились каменноугольные золы, в которых в рассеянном виде содержатся различные металлы.
В Эстонии тоже говорилось о возможности того, что сланцевая зола может содержать критические элементы.
По словам Кирсимяэ, в эстонской сланцевой золе их все же не очень много.
- Честно говоря, их здесь и не очень тщательно искали, - отметил он.
По его оценке, сланец-кукерсит является для Эстонии одновременно и благом, и наказанием.
- Если бы все эти огромные сланцевые производства и их эмиссии содержали к тому же большой объем тяжелых металлов, то ситуация с окружающей средой и здоровьем в Ида-Вирумаа была бы сейчас значительно хуже, - сказал Кирсимяэ.
В этом смысле Эстонии, по оценке ученых, даже в какой-то степени повезло. Если бы промышленные отходы содержали больше тяжелых металлов, то и связанные с окружающей средой риски оказались бы значительно выше.
Но, с другой стороны, это значит, что у нас имеется не очень много таких ценных рассеянных элементов, которые можно было бы простым промышленным путем выделить из сланцевой золы и зольного осадка.
Магний как возможный будущий ресурс
Ученых же особенно интересует один элемент - магний.
Сейчас в Европе много говорят о критических видах сырья и зависимости от цепочек поставок. Магний занимает в этом списке важное место.
Магний широко используется в металлических сплавах, в том числе в авиационной и автомобильной промышленности, а также в различных легких и прочных конструкциях.
Проблема заключается не столько в нехватке магниевого сырья в Европе, сколько в том, что производство металлического магния требует больших затрат энергии.
Кроме того, производство магния сопровождается большими выбросами CO2, так как основным сырьем для производства магния являются карбонаты, которые приходится сжигать при высоких температурах.
Годами Европа переводила большую часть таких энергоемких производств в третьи страны. Поэтому неудивительно, что, например, Китай является ведущим мировым производителем магния.
Сейчас в Европе ищут возможности уменьшить зависимость от других стран и сделать цепочки поставок более надежными.
Здесь интересной становится сланцевая зола.
В сланцевой золе содержится доломит - карбонат кальция и магния, разложившийся при горении. Это значит, что магний уже содержится в ней в виде оксидов или гидроксидов, и его выделение теоретически могло бы быть более простым и дешевым делом.
Однако вопрос в концентрациях.
Если взглянуть на всю карбонатную часть, то магний образует в ней сравнительно малую долю. Его содержание остается чаще всего ниже пяти процентов, а это значит, что экономически его выделение может оказаться непростым или неокупаемым.
Старые горы могут скрывать сюрпризы
Ученые изучают старые терриконы и полукоксовые горы.
Породу уже сейчас применяют, например, при строительстве дорог в качестве наполнительного материала, однако ее качество не всегда достаточно для строений с более высокой нагрузкой.
В старых горах нередко содержатся остатки сланца, и часть из них с годами начинала гореть.
Когда ученые начали исследовать старые горевшие горы, то перед ними кое-где открывалась неожиданная картина: часть гор по сути полностью прогорела и там образовалось большое количество новых соединений кальция.
Это тоже может открыть в будущем новые возможности применения.
О полукоксовых горах до сих пор знают довольно мало. Там могут происходить сложные химические и микробиологические процессы.
Например, бактерии могут начать производить сульфиды и углекислый газ, изменяющие состав отвалов.
По словам ученых, сейчас самое важное - понять, что у нас действительно имеется.
Только после этого можно будет всерьез оценить, какие технологии могли бы в будущем оказаться экономически эффективными и может ли из ида-вируских промышленных отходов получиться когда-нибудь нечто большее, чем просто промышленное наследие.