Базальт – золото України під ногами

За запасами природних копалин Україна входить у десятку найбільш забезпечених країн, але безгосподарне ставлення до багатств не дозволяє їй стати заможною. Базальтові породи належать до копалин, які є золотим запасом країни, але вони лежать під ногами і не використовуються.
Базальт як камінь використовувався людством давно, але ідея виробляти з нього волокно прийшла французу Полу Де, який отримав патент на свій винахід у 1923 році в США. Особливого ажіотажу винахід на той час не викликав, а каталізатором для активних розробок став період холодної війни в 1960-х роках.
Під грифом секретності США та СРСР почали досліджувати властивості та можливості застосування базальтових волокон.
Насамперед, звісно, у мілітарних цілях. Центр розробок СРСР був у Києві в Інституті проблем матеріалознавства НАНУ, який розробив промисловий спосіб виробництва базальтового волокна. З 1970-х років базальтові волокна (БВ) завдяки своїм унікальним характеристикам – міцності, хімічній стійкості до впливу кислот і лугів, різких перепадів температур, негорючості, термо-, вібро-, зносостійкості – набули широкого використання. БВ використовуються для тепло- та звукоізоляції, виробництва вогнестійких матеріалів, протипожежних систем, фільтрів, технічних тканин і нетканих матеріалів, армуючих, композитних матеріалів та виробів, виробництва теплоізоляційних матів та плит, фільтрів газових викидів та хімічно активних середовищ, матеріалів для об"ємного армування бетонів та асфальтобетонів, композитної арматури, будівельних та дорожніх сіток, композитних матеріалів і виробів, профілів, труб різних діаметрів, цистерн, ємностей, балонів високого тиску, опор та перекриттів мостів, систем кріплення шахт, виробів для машинобудування, деталей автомобілів, суден, електроізоляції. Можливості використання БВ в оборонній промисловості (ОП) надзвичайно широкі.
Виготовлення оболонок снарядів і ракет з БВ, міцніших і легших за метал, дозволить збільшити їх дальність при тій же потужності заряду. Для військових ракет, літаків, дронів, суден, крім зменшення ваги, взагалі відкриваються фантастичні можливості стати невидимими завдяки властивостям базальту не віддзеркалювати хвилі в широкому діапазоні частот. БВ є матеріалом, який забезпечує надійний захист від снарядів, але не веде до обтяження броні, що дозволить не модернізувати ходову частину, розробляти нові силові агрегати, шукати способи збільшення швидкості та маневреності.
Основне застосування жаростійких базальтокомпозитів – ракетна та аерокосмічна галузі. Читайте також: Забезпечені з народження: як держава планує ділитися доходами від продажу надр з новими поколіннями ЄС запустив проєкти широкого впровадження композитів у суднобудуванні: RAMSSES та FIBRESHIP.
Незабаром передбачається заміна всіх протимінних суден голландських ВМФ на композитні.
Створені та використовуються протипожежні авіабомби для локалізації пожеж при техногенних аваріях.
Можна також робити унікальну тару для зберігання боєприпасів (надійну, легку, довговічну, пожежобезпечну) замість дорогої дерев"яної, яка швидко псується. Технології виробництва БВ досконалі та економічні.
Базальт видобувається на кар"єрах вибуховими методами, подрібнюється, виконуються плавка і виробництво БВ.
На виготовлення 1 кг БВ витрачаються тільки 0,8 кВт-год електроенергії. Складним, дорогим і відносно недовговічним елементом у виробництві БВ є платино-родієві або платинові фільєри.
Проте є наукові розробки з виготовлення фільєр з інших матеріалів на базі графіту і в недалекому майбутньому пройде заміна платино-родієвих і платинових фільєр на більш дешеві та довговічні. Важливо, що виробництво виробів з БВ локалізоване всередині країни, починаючи з видобутку сировини та переробки і закінчуючи випуском готових виробів.
Це забезпечує виробництво за умов нестабільної економічної ситуації і навіть війни. Великою проблемою в умовах дефіциту енергоресурсів та їх високої вартості є проблема утеплення.
Парламент ЄС у 2023 році проголосував за реконструкцію 35 млн старих споруд для зменшення енерговитрат на них з метою наближення ЄС до кліматично нейтральної території.
Це коштуватиме близько 254 млрд євро. В Україні житлово-комунальне господарство споживає до 20% енергоресурсів.
Багатоповерхівки – 400-550 кВт-год на кв.
м на рік, індивідуальні будинки – 600-800 кВт-год.
У Німеччині будинки садибного типу споживають у середньому 250 кВт-год, у Швеції – 135 кВт-год.
І це в умовах нашого більш теплого клімату. Енерговтрати корелюють із станом утеплення.
Швеція на одну людину споживає 60 кг утеплювача, США – 50 кг, Фінляндія – 40 кг, Японія – 40 кг, росія – 14 кг, Україна – 9 кг.
Тобто серед країн, де необхідне утеплення, Україна посідає останнє місце. Україна цю проблему бачить і вирішує.
Були затверджені нові будівельні норми (ДБН) на теплоізоляцію й утеплення будівель та споруд, схвалена програма державного стимулювання технологій енергозбереження, ухвалений закон "Про внесення змін до деяких законів України щодо створення умов для запровадження комплексної термомодернізації будівель", введені обмеження на застосування екструзійного пінополістиролу (XPS) та пінопласту (EPS) як утеплювачів. Мінрегіонбуд вирішив у 2020-2023 роках виконати термомодернізацію 5 млн кв.
м застарілого житлового фонду.
Усього в Україні 75 млн кв.
м застарілого житла.
Застосування майже вічних базальтових утеплювачів (кам’яної вати) повністю вирішує проблему утеплення, замінюючи екструзійні пінополістироли, пінопласти та скловату (SW) як недовговічні теплоізолятори з шкідливими фенольними сполуками, які за найменшого нагрівання виділяють отруйні сполуки. Компанії Airbus, Boing, BMW, GM переходять на окремі вироби з БВ.
Почалося використання БВ при виготовленні вагонів.
Китай виробляє морські базальтові контейнери, які на 60% легші за металеві і міцніші.
Це початок глобального переходу на екологічно чисті, ефективні та рентабельні базальтові технології. Ще одна перевага базальту – надзвичайна легкість утилізації шляхом переплавки і можливість повторного використання як сировини для отримання нових виробів. Найближчим часом можна очікувати технологічну базальтову революцію з масовим використанням БВ і повною заміною багатьох конструкцій на базальтомісткі. Потреба ринку в базальтовій продукції значно більша за обсяги її виробництва.
Питання широкого застосування БВ визначається характеристиками матеріалів на основі БВ і вартісними показниками – собівартістю виробництва й ціною. Якщо розглянути світовий ринок тільки теплоізоляційних матеріалів, то він грандіозний.
У 2022 році він становив 28,75 млрд дол., а за десять років може зрости в 1,7 разу до майже 50 млрд дол.
Український ринок поряд з ринками інших європейських країн є одним з найбільш динамічних та висхідних. Ринок теплоізоляційних матеріалів, млрд дол. Джерело: valuemarketresearch.com Географічно розподіл світового ринку споживання теплоізоляційних матеріалів виглядає так: найбільше споживає Європа – 32%, далі – Північна Америка та Азійсько-Тихоокеанський регіон.
Якщо розглядати споживання не тільки теплоізоляції, а БВ та виробів з них, то найбільшим споживачем є США – 44%.
Далі йдуть Європа – 26%, Азія – 24%, країни американського континенту – 3,4%, росія – 1,4%, інші країни СНД – 1,2%.
У Європі основними споживачами БВ є Німеччина та Австрія – понад 30%, Італія – понад 20%, Франція – близько 18%. Розподіл ринків теплоізоляційних матеріалів, 2022 рік, % Джерело: valuemarketresearch.com Найбільшими світовими виробниками БВ є: Basaltex (Бельгія), Sudaglass Fiber Technology (США), "Кам"яний вік" (росія), "Чжэцзян GBF Basalt Fiber Co., Ltd" (Китай), Technobasalt Invest (США), Shanxi Basalt Fiber Technology Co., Ltd (Китай), Jiang Su Tian Long Continuous Basalt Fiber High-tech Co., Ltd.
(Китай), GMV China (Китай), Mafic SA (Люксембург).
Потреба в БВ наразі становить мільйони тонн на рік, а підприємства задовольняють попит лише на кілька відсотків. Аналіз географії споживання і виробництва БВ показує гарні перспективи розвитку галузі в Україні.
Крім великих обсягів власної високоякісної сировини і технологій, недорогі, легкі та об’ємні базальтові вироби дорого транспортувати далеко.
Світова динаміка використання теплоізоляторів показує переважне використання кам’яної вати перед іншими і постійне витіснення нею з ринку інших матеріалів. Використання теплоізоляційних матеріалів у світі, 2017-2021 роки, млн куб.
м Джерело: Agency of Industrial Marketing Розподіл споживання теплоізоляторів в Україні показує доволі низьку вагу споживання ізоляторів на основі БВ (кам’яної вати), що пояснюється відсутністю свого виробництва і великими потенційними можливостями подальшого зростання споживання цих матеріалів відповідно до світових тенденцій. Ринок споживання теплоізоляційних матеріалів України, 2020 рік Джерело: Agency of Industrial Marketing Базальт не тільки екологічно чистий матеріал 21 століття з грандіозними можливостями, а й конкурентоспроможна галузь нових матеріалів із стійким та стрімким розвитком у світовому розподілі праці і ринок з низькою конкуренцією.
Країни, які перші почнуть його масове виробництво, отримають великі переваги. Для розвитку базальтової індустрії Україна має наукові розробки і багато родовищ базальту, але не використовує цю перевагу.
Запаси сировини в Україні безмежні. Україна має світовий пріоритет у створенні матеріалів з БВ та виробів з них.
Перші дослідження можливостей БВ були розпочаті в науково-дослідній лабораторії базальтових волокон Інституту проблем матеріалознавства НАНУ.
За їх результатами були отримані промислові зразки БВ, а в середині 1980-х років була відпрацьована технологія виробництва БВ та запущене виробництво.
Тоді в Україні були створені і діяли близько 30 підприємств базальтової спрямованості. Зараз працюють одиниці.
База гірських порід України для виробництва БВ необмежена, але дуже мало родовищ України використовується для видобутку сировини для виробництва БВ.
Більшість родовищ використовуються для видобутку щебеню.
Регулярні дослідження перспектив використання БВ теж не ведуться.
Україна перестала бути країною, яка використовує конкурентні переваги. Відновлення в Україні індустрії виробництва БВ із закінченим циклом дозволить поновити свої позиції серед виробників БВ; ефективно використовувати свої природні багатства; створити високотехнологічні виробництва для ОП, будівництва, енергетики, видобувної промисловості, газової галузі, комунального господарства; знизити залежність України від імпорту аналогічних матеріалів та підвищити експортний потенціал країни завдяки високотехнологічним матеріалам. Час вимагає створення сучасної галузі виробництва базальтоволокнистих матеріалів, композитів та виробів з них.
Потреба в таких матеріалах в Україні та за її межами дає можливість вирішити низку важливих економічних проблем держави. Співавтор – Богдан Данилишин, академік НАНУ