Kam naudojamas gipsas?
Gipsas – dažnai žmonių minima ir daugiausiai statybų pramonėje – tinkui, gipso plokštėms, gipsbetoniui ir kt. medžiagoms gaminti – naudojama žaliava. Tačiau gipsas puikiai pažįstamas ir medicinoje (naudojamas gipso tvarsčiams, ortopedijoje – gaminant gipsines formas, ant kurių formuojami plastikiniai ar anglies pluošto įtvarai), mene (skulptūroms, meninio metalo liejimo formoms, interjero puošiniams (vazos, lipdiniai ir kt.) gaminti), žemės ūkyje (dirvožemiui tręšti), net maisto pramonėje (pvz., sojų varškės gamyboje kaip koagualiantas).
Gipsas gali būti dvejopas: susidaręs natūraliai gamtoje ir išgautas pramoniniu būdu (stabdant sieros dioksido išmetimus į atmosferą (deginant įvairų, sieros turintį kurą), dažnai naudojamas procesas, kurio pabaigoje susidaro dideli gipso kiekiai).
Lietuvos geologijos tarnybos Inžinerinės geologijos skyriaus vyriausiasis specialistas Jonas Satkūnas GRYNAS.lt pasakoja, kad gamtoje susidaryti gipsui reikia kelių sąlygų: druskėjančio jūros vandens ir aukštos temperatūros.
„Gipsas išsikristalizuoja iš druskėjančio jūros vandens karštame aridiniame klimate, taip pat susidaro hidratuojantis (prisijungiant vandens molekules) anhidritui“, – paaiškina J. Satkūnas.
Gipsu susidomėta prieš Antrąjį pasaulinį karą
Pirmosios žinios apie gipso naudojimą statybos darbams randamos XVIII a. raštuose. Tačiau gipsu kaip naudingąja iškasena, pasak J. Satkūno, buvo susidomėta prieš Antrąjį pasaulinį karą.
„Lietuvoje jis nebuvo išgaunamas. Nors vietos gyventojai gipsą laužė Karajimiškyje, Kirdonyse, Pasvalyje. Netoli Karvės olos, Biržų regioniame parke kaip tik bus eksponuojama senoji gipso laužykla“, – informuoja pašnekovas.
Lietuvos geologijos tarnybos duomenimis, gipso yra Pasvalio, Biržų rajonuose (ten, kur vyksta karstiniai procesai). Taip pat dideli gipso ištekliai žinomi pietvakarių Lietuvoje, viršutinio permo nuogulose Kauno-Prienų ruože.
„Tai statybinis, labai stiprus gipsas, tinka portlandcementui gaminti. Teoriškai jis gali būti eksploatuojamas tik šachtiniu būdu. Gipso klodai yra maždaug nuo 146 m iki 700 metrų gylyje“, – priduria J. Satkūnas.
Deja, dažniausiai dėl sudėtingų hidrogeologinių ir eksploatacijos sąlygų viršutinio devono, gipso telkinių eksploatuoti neapsimoka. Be to, kaip pabrėžia J. Satkūnas, iš anksto sunku įvertinti būsimo karjero poveikį karstinio proceso intensyvėjimui plėtrai.
Karstas – procesas, kurio metu paviršinis ir požeminis vanduo susiliečia su lengvai vandenyje tirpstančiomis uolienomis (dažniausiai klintimis, dolomitais, gipsu). Ištirpus negiliai slūgsančioms uolienoms, per ilgą laiką susidaro karstinis reljefas. Lietuvos karstiniai reiškiniai vyksta jau minėtoje Šiaurės Lietuvoje Biržų ir Pasvalio rajonuose – būtent ten, kur aptinkama ir gipso, karstiniams procesams būtino žemės gelmių turto. Lietuvos karstinis rajonas nėra didelis, bet čia suskaičiuojama apie 9000 smegduobių. Ripeikių ir Karajimiškių kaimų apylinkėse esama iki 200 smegduobių viename km².
Kadangi šiuose rajonuose gipso sluoksniai yra arti žemės paviršiaus, juos lengvai veikia paviršinis (lietaus ir sniego tirpsmo) vanduo. Pro plyšius prasisunkęs vanduo tirpina gipsą. Ilgainiui susiformuoja požeminių ertmių, virš kurių esantys birių uolienų sluoksniai gali įgriūti, taip paviršiuje atsiveria smegduobė.
Daugelyje smegduobių nuobiroms užkimšus požeminius plyšius ima kauptis vanduo, taip susidaro apvalūs, nedideli, bet gilūs ežerėliai.
Iš atliekų pagamino gipso rišamąją medžiagą
Kadangi Lietuvoje gipsas nėra eksploatuojamas, statybos pramonėje jis keičiamas kitomis medžiagomis, importuojamas, gaminamas pramoniniu būdu. Tačiau čia savo indėlį turi mokslas, kuris daro pažangą. Štai Kauno technologijos universiteto (KTU) mokslininkai rado būdą, kaip pagaminti padidinto stiprumo gipso rišamąją medžiagą, naudojant vien tik pramoninių atliekų produktus. Tai reiškia, kad mokslininkai ne tik dirba norėdami išrasti dar stipresnį gipsą, bet ir stengiasi sugalvoti, kaip perdirbti atliekas.
Kaip tikina patys KTU mokslininkai, padidinto stiprumo gipsinei rišamajai medžiagai pagaminti naudojamas fosfogipsas – trąšų gamybos metu susidarančios atliekos, ceolitas – naftos perdirbimo pramonės atliekos, ir tam tikras aktyvatorius. Laboratorijoje sukurtas gipsas yra dukart stipresnis nei įprastas gipsas, pagamintas iš fosfogipso.
1 tonos fosforo rūgšties produktų gamybos metu, pasak KTU, susidaro maždaug 5 tonų fosfogipso. Skaičiuojama, kad iš viso per metus pasaulyje sukuriama 100-280 tonų fosfogipso. Pasauliniu mastu 15 proc. šios produkcijos yra perdirbama į statybines medžiagas, žemės ūkio trąšas ar dirvožemio stabilizavimo medžiagas, taip pat ji naudojama kaip rišimosi reguliatorius gaminant portlandcementį.
Tačiau likusioji dalis sandėliuojama šalia fabrikų. Šios atliekos užima didelius žemės plotus (Lietuvoje fosfogipso kalnus galima pamatyti šalia kelio į Kėdainius.
Bendradarbiaujant įmonėms, kurių veiklos metu susidaro fosfogipso, KTU mokslininkai atliko tyrimus, kaip būtų galima panaudoti šią atlieką. Pasak KTU Statybos ir architektūros fakulteto mokslininkės Danutės Vaičiukynienės, tyrimai susiję su gipso gaminimu iš fosfogipso ir ceolito, o išradimo unikalumas paremtas trijų, iš atliekų gaunamų medžiagų suderinimu.
„Mūsų sukurta medžiaga turi kur kas geresnes mechanines savybes, kurios yra labai reikšmingos, turint omenyje tai, kad gipsas paprastai naudojamas statybų pramonėje. Todėl jo mechanines savybes yra pati svarbiausia savybė, atspindinti jo kokybę“, – pranešime paaiškino D. Vaičiukynienė.
Trąšų gamybos metu kaip atlieka susidarantis fosfogipas yra užterštas fosforo rūgštimi, todėl jį būtina eliminuoti – šį vaidmenį atlieka ceolitas, kuris yra stiprus sorbentas. Eksperimentų metu mokslininkai nustatė optimalų visų medžiagų kiekį, reikalingą geriausios kokybės galutiniam produktui.
Naudojamos vien tik atliekos
„Analogiškuose tyrimuose, kuriuose orientuojamasi į gipso gamybą iš fosfogipso, paprastai panaudojamos brangios rišamosios medžiagos ar aukšta temperatūra. Tuo tarpu mūsų išradime naudojamos tik atliekos iš skirtingų pramonės sričių – jų ne tik galima įsigyti už simbolinę kainą, bet taip pat paversti naudinga medžiaga statybų ir kitoms pramonės šakoms, kuriose naudojamas gipsas.
Sukurtas gipso akmuo yra stipresnis, jo gamyba yra paprastesnė ir efektyvesnė, be to, utilizuojamos nereikalingos atliekos“, – teigia dar viena inovacijos bendraautorė, mokslininkė Dalia Nizevičienė.
Žemės gelmių turtų išgavimas papildo valstybės biudžetą
GRYNAS.lt primena, kad pagal vertę ir gavybos bei naudojimo kiekį svarbiausios pasaulyje naudingosios iškasenos yra statybos pramonei ir kelių tiesimui skirta skalda, statybos ir apdailos akmuo, žvyras ir smėlis, energetinių resursų žaliava (nafta, akmens anglis, durpės), geležies rūda, klintis cemento pramonei ir žemės ūkiui, molis, akmens druska ir kt. Lietuvos geologijos tarnybos duomenimis, per paskutinį šimtmetį naudingųjų iškasenų išgauta daugiau nei per visą ankstesnį žmonijos gyvavimo laikotarpį.
Lietuvoje skaičiuojama 17 žemės gelmių išteklių rūšių. Tačiau ne visi žemės gelmių ištekliai Lietuvoje yra eksploatuojami. Didžioji dalis žemės gelmių turto ištirta, bet dar laukia savo eilės, be to, yra požymių, leidžiančių tikėtis, kad ateityje bus ir kitų naudingųjų iškasenų telkinių. Mūsų šalyje, Lietuvos geologijos tarnybos duomenimis, dabar naudojami 9 rūšių naudingųjų iškasenų ištekliai: naftos, klinties, dolomito, kreidos mergelio, smėlio, žvyro, molio, durpių, sapropelio. Svarbiausi ir daugiausiai naudojami ištekliai Lietuvoje ir visame pasaulyje – požeminis vanduo ir statybinės medžiagos. Lietuvos geologijos tarnyba pabrėžia, kad kasybos įmonės, mokėdamos mokesčius už išgautus žemės gelmių išteklių (kietųjų naudingųjų iškasenų ir naftos) naudojimą, kasmet nemenkai papildo valstybės biudžetą.
Lietuvos geologijos tarnyba informuoja, kad šiuo metu surasti ir paruošti gavybai gelmių ištekliai sudaro apie trečdalį mūsų valstybės turto. Prie atvirų kasinių Lietuvoje priskirtini ir durpynai. Jie užima beveik 10 proc. mūsų šalies paviršiaus ploto, tačiau šiuo metu durpių gavybai naudojama tik 0,2 proc. šalies ploto. Nemaža dalis iškasenų nėra išgaunamos dėl pernelyg didelių finansinių kaštų ir dėl prognozuojamo didelio neigiamo poveikio aplinkai.