Цели и изпълнение

Цел на Проекта

Основната цел на този проект е да демонстрира, на ниво технологична готовност 6 – 7, възможността за производство на нови строителни материали с подобрени експлоатационни свойства, като се използват високи проценти отпадъчни глини от рудниците на „Мини Марица-изток“ ЕАД, с добавяне на други отпадъчни суровини, като пепел от топлоелектрически централи, стъклени трошки и/или стъклена вата и водно стъкло, получени от различни отпадъчни суровини.

Това е предпоставка за модифициране на съществуващите технологии за производство на керамични и геополимерни материали и/или създаване на нови, което ще позволи употребата на големи количества за многотонно производство.

Друга важна цел на Проекта ще бъде да се подкрепят местните общности чрез инвестиции в енергийна ефективност, подкрепа за работни места, обучение и преквалификация на хора в секторите за производство на енергия от възобновяеми източници, както и други дейности, включващи МСП и проекти в областта на научните изследвания и иновациите. Важна част от тях ще бъде насочена към подпомагане на промяната на предназначението на части от земите на въглищните мини, привличане на нови инвестиции и предоставяне на възможности за преквалификация и предприемачество на засегнатите работници. За да се случи това, е важно да се ускори навлизането на нови продукти и практики и да се даде възможност за трансфер на технологии от проекти в областта на научните изследвания, за да се подкрепи преходът към кръгова икономика и да се осигурят алтернативни пътища за служителите, ръководството и партньорите.

Проектът стартира от ниво на технологична готовност (TRL) 4 – Технологията е валидирана в лаборатория, а в края на изпълнението трябва да достигне до TRL 7 – Демонстрация на системен прототип в оперативна среда (фиг. 3).

Изпълнението на Проекта е организирано в работни пакети (РП). Работният план на Проекта се състои от 7 работни пакета:

Дейностите по разработване ще стартират с РП 1 и 2, като се започне от Ниво на технологична готовност (TRL) 4 – Технологията е валидирана в лаборатория.

Работен пакет 1: Проектът започва с вземане на проби от глини (различни видове глини, извлечени от различни места в рудниците и от различна дълбочина) и осигуряване на добавки (пепели от ТЕЦ) от страна на ММИ и изпращането им на БАН и италианския университет UNIMORE за изследване. БАН и UNIMORE провеждат анализи, изследвания и др., съчетавайки различните видове глини с различни по вид добавки, за получаването на керамични материали и геополимери. Фокусът ще бъде върху усъвършенстването на процесите, характеризирането на най-добрите формулировки от физична, химична и механична гледна точка, за да се повиши TRL до 7 – Демонстрация на прототип на системата в работна среда.

Работен пакет 2: За да се оптимизира синтезът на материали, ще се изследват физичните, топлоизолационните, звукоизолационните и др. свойства на получените материали. На лабораторно ниво трябва да се изберат и оптимизират няколко подходящи състави и режимите за получаването им. Получените образци ще бъдат допълнително изследвани, за да се доуточнят взаимовръзките състав-структура, режим на термообработка – степен на спичане или изпенване и други, за да се изберат тези, които са с най-добри показатели (здравина, издръжливост, термична стабилност и водоустойчивост) и са най-подходящи за използване в строителството. Ще се увеличат размерите на пробите, за да се произведат материали, готови за РП 3.

Работен пакет 3: По-нататък работата ще се насочи към материалите с най-добри показатели – ще се мащабира производството им, за да се демонстрира пригодността им в строителството, както и да се види доколко конкурентоспособно може да бъде производството им. Предвижда се при финалните пилотни изпитания на нива на технологична готовност 6 и 7 за керамичните материали да се използва вече изградена в БАН модулна пилотна тунелна пещ, която позволява лесна промяна на температури и времена на изпичане по време на работа. Това е  важна предпоставка при провеждане на успешни пилотни експерименти, които няма как да се осъществят в индустриални условия. От друга страна, така ще се докаже, че уточнените на пилотно ниво състави и режими впоследствие са приложими в реални индустриални условия. За осъществяването на пилотни експерименти с геополимерните материали, на територията на „Мини Марица-изток“ ЕАД се предвижда изграждането на площадка за  получаване на геополимерни материли, както и такава за производство на водно стъкло от подходящи локални отпадни суровини.

Този преход от експерименти в лабораторни условия към демонстрации в пилотни инсталации (мащабиране), който доближава технологията до комерсиализация, е необходим, за да се докаже приложимостта на разработените процеси и материали в реални промишлени условия. Експериментите в пилотните инсталации имат за цел да възпроизведат промишлените условия и да гарантират, че получените резултати са мащабируеми и приложими в сценарии на промишлено производство.

Работен пакет 4: За целите на Работен пакет 3, ще бъдат необходими пилотни съоръжения и съответното оборудване.

Керамичните материали ще се изпичат в пещ, налична в БАН. За изпълнението на пилотните експерименти с геополимерни материали, на територията на ММИ ще бъде изградена площадка и транспортна инфраструктура, със следните пилотни инсталации:

• Лаборатория за изследване на физико-механичните свойства на новите материали;
• Пилотна инсталация за производство на водно стъкло, като добавка за синтеза на геополимерите и новите пено-материали;
• Сграда със сушилня/ влажна стая за отлежаване на формовани геополимерни продукти;
• Съоръжение (килн) за калциниране на глина от т. нар. тип „флаш-калцинатор“.

Лабораторните изследвания на получените образци ще се провеждат от оперативния и научно-изследователски персонал на територията на БАН – София, както и на бъдещата  площадка за реализация на проекта на територията на комплекс „Марица-изток“. Инсталацията за калциниране на глина ще използва „флаш“ метод, и пещи (вкл. микровълнова)  за активиране на глините.

РП 4 ще се съсредоточи върху изграждането, експлоатацията и разработването на пилотни инсталации, с подходящ мащаб и използване на подходящи компоненти, за да се провери практическата приложимост на лабораторните резултати от РП 1 и 2 в РП 3. Това ще осигури допълнителни технически и икономически данни, които са от решаващо значение за преминаване към промишлен етап и създаване на независима компания след приключване на проекта в периода на PRIMI+.

Работен пакет 5: Предвидено е да се организират и проведат обучения за преквалификация на част от персонала на ММИ. По този начин определен брой настоящи работници на ММИ ще може да се пренасочат за работа в пилотните съоръжения. След приключването на проекта те ще продължат да работят в разширеното съоръжение за производство на строителни материали.

Работен пакет 6: По време на изпълнението на Проекта се предвижда провеждане на популяризиране на Проекта, а в по-късните му етапи (след втората година от изпълнението) – и разпространение на резултатите от него. За тази цел се планира участие с доклади и др. на редица научни конференции в България и чужбина, публикации в медии и специализирани издания и др.

Работен пакет 7: Управлението и координацията на Проекта се провеждат през целия период на неговото изпълнение и ще бъдат отговорност на ММИ като координатор.

Предимства на новите строителни материали:

По време на целия процес на синтез на новите материали се изследват физичните, топлоизолационните, шумоизолационните и други свойства на получените материали, като се подбират тези с най-добри характеристики и най-подходящи за използване в строителството. Това ще гарантира тяхното качество и приложимост.

В допълнение към подобрените свойства на новите строителни материали, друго съществено предимство е значително намаленото количество въглеродни емисии, отделяни по време на тяхното производство. Това се дължи на липсата на декарбонизация на варовика (което е причината за високите въглеродни емисии при производството на бетон на базата на портландцимент) и значително по-ниската температура, необходима за втвърдяването на геополимерите.

Към промишлено приложение – периодът PRIMI+ 

След като бъде доказана приложимостта на глините и конкурентоспособността на получените строителни материали, пилотните инсталации могат да бъдат разширени и допълнени, а работата, започнала с този проект, може да бъде превърната в производство в по-голям мащаб, като по този начин се осигурят работни места за повече хора.

В заключение

Проектът представлява:

• ДОБЪР ПРИМЕР ЗА КРЪГОВА ИКОНОМИКА;
• ИНОВАЦИЯ;
• ПРОИЗВОДСТВО НА НОВИ МАТЕРИАЛИ СЪС ЗНАЧИТЕЛНО НАМАЛЕНИ ВРЕДНИ ЕМИСИИ;

ПОДКРЕПА ЗА МЕСТНИТЕ ОБЩНОСТИ ЧРЕЗ СЪЗДАВАНЕ НА НОВИ РАБОТНИ МЕСТА.