БИОТЕХНОЛОГИЯ – ПЕРСПЕКТИВЫ ПОЛУЧЕНИЯ СИЛИКАТНЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ

УДК.691

В.И. Соломатов,
профессор, зав.кафедрой СмиТ МГУПС, г. Москва.
А.И. Бек-Булатов,
доцент, к.т.н., СамИИТ, г.Самара.

В настоящее  время все более широкое развитие в различных областях промышленности получают ресурсосберегающие технологии. Создание высоких технологий стало невозможно без использования  достижений физики, химии, и особенно в последнее время – микробиологии. И как следствием этого – развитие биохимических подходов к решению традиционных задач. Одной из областей, в которой  находят применение достижения микробиологии, является промышленность строительных материалов, где они используются при предварительной  обработке сырья, производстве клеев  и  био-ПАВ [1].

Авторами данной статьи на основании анализа ряда публикаций выдвинуто  предположение  о возможности  разработки технологии  изготовления  силикатных  строительных  материалов  и изделий с применением биотехнологических процессов, так,  ряд бактерий,  внесенных  в  минеральную  среду  способен разрушать исходные минералы и переводить в растворимую форму соединения многих минералов,  из ортоклаза за 2 недели переводится в раствор около 15% K2O. По другим данным бактерии в сменных растворах за 15 дней высвобождают 27% K2O, 23% Al2O3 и 13% SiO в  несменных культурах до 12% K2O,  а из биотита за 30 дней в протоке освобождается 51,7% K2O, 57,8% Al2O3 и 50,3% SiO2.   Кроме того, что бактерии способствуют значитель-ному  изменению  химического состава обрабатываемых материалов, отмечается изменение дисперсного состава частиц.  При обработке глины доля частиц с размерами 0,001-0,25 мм уменьшается, а доля частиц размерами менее 0,001 мм увеличивается, при обработке кварца бактериями также увеличивается его дисперсность, средний размер зерен уменьшается с 630 до 495 мкм  [2,3,4,5,6].

Основываясь  на  том  факте, что  бактерии  при   благоприятных условиях переводят в раствор  оксиды  щелочноземельных металлов, оксид  кремния и алюминия, было высказано предположение о том, что данный раствор обладает вяжущими свойствами и может использоваться  при  изготовлении силикатных материалов  кристаллизационно-конденсационного твердения.

Разрабатываемая технология предполагает следующие технологические  переделы.  Минеральное сырье, представляющее  собой смесь минералов в оптимальной пропорции смешанных между собой (песок, глина…), дозируется  и  подается в емкость – ферментер, в котором содержится культуральная жидкость, имеющая определенную концентрацию бактерий и содержащая питательную среду. Обработка бактериями производится при оптимальном тепловом режиме, режиме аэрации и т.д. В процессе биообработки бактерии переводят в раствор значительное количество  K2O, Al2O3 и SiO2. После отделения культуральной жидкости обработанная масса высушивается до формовочной или прессовочной влажности, затем из которой в зависимости от предполагаемой технологии формуется или прессуется  изделие,  которое подвергается  высокотемпературной сушке.  Сушка изделий в зависимости от требуемого конечного результата (прочности изделия, водостойкости и т.д.) может быть низкотемпературной до 150 оC и высокотемпературной до 300 оC.  В первом случае в качестве связки будут использоваться органические продукты жизнедеятельности бактерий – слизь и растворенные оксиды, во-втором переведенные в раствор оксиды. Прогнозируемая прочность  изделий,  изготовленных  по  данной технологии, составит 10 – 35 МПа.

Библиографический список

  1. Соломатов В.И., Черкасов В.Д., Ерофеев В.Т. Строительные биотехнологии и биокомпозиты. М.:МИИТ, 1998.-165с.
  2. Вайнберг С.Н. Воздействие силикатных бактерий на состав и свойства керамического сырья: Автореф. канд. дисс. МХТИ им. Менделеева.М.:1983, -16с.
  3. Мишустин Е.К., Смирнова Г.А., Лохмачева Р.А. Разрушение силикатов  микроорганизмами и использование “силикатных” бактерий как бактериальных удобрительных препаратов//Изв. АНСССР. Серия Биологическая.-1981.-№5.-С.698-708.
  4. Терновская М.И. О физиологических свойствах силикатных бактерий и влияние их на растение: Автореф.канд.дис.  Одесса, 1958.
  5. Благодарь Р.Н. Способность  Bac. Mucilaginosus s.n. siliceus расщеплять алюмо-силикаты  в семенных растворах.-Тезисы докл. на научн. конф. Одесского с.-х. института  по результатам работ 1965 г. Одесса,1966, С.49.
  6. Вайнберг С.Н. и др. Обработка глины силикатными бактериями// Стекло и керамика. №8. С.14-16.