Когда шпалы станут пластиковыми

Замена деревянных и бетонных шпал на полимерные из пластиковых отходов с добавлением природных материалов, таких как древесные опилки или песок, могла бы стать решением экологических и экономических проблем. В ряде ведомственных научных институтов прошли испытания свойств пластиковых шпал, однако пока их массового внедрения не наблюдается.

Все пути ведут на свалку

Выйти из полноэкранного режима

Развернуть на весь экран

Общая протяженность российских железных дорог превышает 80 тыс. км, согласно данным Росстата. При этом, как несложно подсчитать, на них используется примерно 150 млн штук деревянных и бетонных шпал. Но официальных данных об объеме выработанных шпал нет: их количество никем и никогда не подсчитывалось. Свалки с отработанными деревянными шпалами можно обнаружить как в столичном регионе, так и в провинции. Переработать их проблематично, поэтому свалки из них можно найти где угодно. Например, пользуясь открытыми данными, мы насчитали восемь крупных свалок из отработанных шпал.

Шпалы считаются токсичными отходами третьего класса опасности, а всего таких классов пять. «В советские времена в провинции их раздавали людям, которые применяли их в виде строительного материала, например, строили из них погреба, не заботясь о том, что подобное может нанести им вред»,— говорит советник главы Росприроднадзора Амирхан Амирханов.

«Отработанные шпалы опасны. Креозот, которым пропитана шпала, страшный яд. Поэтому шпалы только уничтожают. Сжигают, например. По-научному это называется "окисляют". Это тяжелый и дорогой процесс, их чаще выбрасывают, потому и этих свалок так много. Вот мы и делаем такие технологии, чтобы было легче уничтожать их»,— говорит кандидат технических наук, научный руководитель инсинераторостроительной (мусоросжигательной) компании «Турмалин» Михаил Востриков.

Идей по ликвидации свалок много, однако ясно, что самой эффективной из них был бы отказ от деревянных и бетонных шпал. Самым крупным российским пользователем шпал исторически является ОАО РЖД. Официальных данных нет, однако, согласно открытым источникам, компания ежегодно выводит из эксплуатации около 1 млн шпал. Нельзя сказать, что госмонополия не инвестирует средства в научные разработки по переработке железобетонных шпал — в регионах построено несколько предприятий по переработке таковых в крошку для укладки дорог,— и даже собирается реализовывать ее через электронную торговую площадку ППК РЭО. По данным Национального исследовательского центра перевозок и инфраструктуры (НИЦ ПИ), стоимость такого завода может варьироваться от 2 млн до 8 млн руб.

Полимеры принимают меры

В России уже более десяти лет изучают и испытывают полимерные шпалы, причем делают это как частные фирмы, так и основной их потребитель ОАО РЖД, которое ведет научную работу в этом направлении начиная с 2012 года на базе своего научно-исследовательского отраслевого центра ВНИИЖТ. Полимерные шпалы испытывали с 2012 по 2016 год на железнодорожных путях экспериментального кольца в Щербинке, и эти испытания показали, что характеристики прочности у полимерных шпал по сравнению с деревянными выше. Во всяком случае, об этом было написано в №3 корпоративного научного журнала ВНИИЖТ за 2016 год. Но окончательных данных об итогах экспериментов пока нет. Хотя априори понятно, что полимерные шпалы обладают рядом преимуществ по отношению к деревянным и железобетонным аналогам. Прежде всего они более долговечны, срок их эксплуатации может превышать 50 лет, что почти в 6,5 раза больше, чем деревянных шпал. К тому же они не содержат токсичных веществ, не подвержены гниению и коррозии, так что не нужна дополнительная электро- и виброизоляция, и намного устойчивее к воздействию солей, бензина и масел.

Но главное преимущество, конечно же, возможность переработки полимерных шпал по истечении срока их службы. Правда, тут есть свои нюансы. «Полимерную шпалу можно переработать, так как в ее основе — термопластичный полимер, который можно несколько раз размельчать, плавить, получать новое изделие (ту же шпалу) путем экструдирования расплава и дальнейшего прессования в горячем состоянии,— говорит директор по R&D компании "ЭкоТехнологии" (ГК EcoPartners) Равиль Фехретдинов.— Но общероссийского стандарта на них пока нет. Например, могут для прочности в полимерную матрицу вставлять железную арматуру. Извлечь ее оттуда невозможно и, соответственно, шредировать (измельчить) шпалы для дальнейшего их плавления в экструдере тоже нельзя. Для гибкости/упругости также добавляют опилки, что может вызвать негативные последствия при повторном плавлении, ухудшение состава композиции вследствие выгорания опилок и получение бракованных шпал. Если же добавляют минеральные наполнители, стекловолокна, то можно перерабатывать их довольно спокойно, как другие полимерно-песчаные изделия. Если резиновую крошку, то также возможно ее выгорание при экструдировании».

При постоянных больших нагрузках полимерные материалы имеют значительно изменяющиеся во времени прочность, сопротивляемость и деформативность, говорят специалисты из компании «Неокомпозит-Тюмень». Пять лет назад они разработали и запатентовали технологию, предусматривающую в процессе производства полимерных шпал добавление в разных соотношениях полиэтилена высокой плотности, полиэтилена низкой плотности, полипропилена, линейного полиэтилена низкой плотности. «Мы добавляем древесные опилки от 10 до 20% и намывной песок от 40 до 70%. В древесине упругим элементом являются волокна древесного вещества, состоящие в основном из целлюлозы, а вязким — межклеточное вещество, состоящее преимущественно из лигнина»,— поясняет генеральный директор компании Максим Коротовских.

Об этом же говорит заведующий кафедрой прикладной механики Тюменского индустриального университета доктор технических наук, профессор Юрий Якубовский: «В качестве вторичных составляющих используется не цемент, а пластик. В качестве наполнителя могут быть использованы вымоченные в медном купоросе опилки или песок — то есть материалы, которые устраняют возможность гниения шпалы, ведь в ее рабочем состоянии она находится во влажной среде и такой процесс возникает регулярно».

Возможности производить полимерные шпалы в России есть, ведь годовая масса образования полимерных отходов, того же полиэтилена и полипропилена, в России, по данным ППК «Российский экологический оператор», оценивается на уровне 6,8 млн тонн. В составе твердых коммунальных отходов доля полимеров может достигать 12–15%. «При этом большая часть таких отходов пока, к сожалению, направляется на мусорные полигоны. Сейчас в России работают около двухсот предприятий, осуществляющих переработку полимерных отходов, совокупной мощностью более 900 тыс. тонн»,— говорит гендиректор Российского экологического оператора Денис Буцаев.

Невыгодное производство

Принципиальная схема переработки пластиковых шпал такая. Мощный промышленный шредер делит шпалу на небольшие и неровные куски. Затем эти куски дробятся на обычной дробилке. Далее дробленка засыпается в экструдер, плавится, а выходящая горячая масса прессуется на большом мощном прессе в форме шпалы. Затем шпалы охлаждают, после чего они готовы к применению. Но таких специальных предприятий, оснащенных по последнему слову техники, пока немного.

Содержать узкопрофильное производство полимерных шпал невыгодно: массового спроса на такой вид продукции не наблюдается. К слову сказать, применяют их пока только на нескольких станциях московского метро: на перегонах «Скобелевская»—«Старокачаловская» и между «Партизанской» и «Измайловской».

Чтобы поставить производство полимерных шпал на широкие рельсы, нужны государственные инвестиции в научные разработки. Пока их в нужном объеме нет. Поэтому и рассчитывать, что в ближайшие годы российские железные дороги оснастят полимерными шпалами, не стоит. «Парадокс композитных шпал в их дороговизне. При снижении себестоимости привлекательность композитных шпал возрастет. А для завершения всех необходимых испытаний необходимо до 700 млн руб.»,— подытоживает президент Национального исследовательского центра перевозок и инфраструктуры (НИЦ ПИ) Павел Иванкин.

Анна Героева