Tačiau mūsų šalyje plėtojant atsinaujinančių energijos šaltinių pramonę, o konkrečiai – biokuro katilinių pajėgumus, jų nenutrūkstamam darbui užtikrinti reikalingi dideli kiekiai žaliavų. Dažniausiai deginamos miškų kirtimų atliekos, šiaudai ir kt. biologinės atliekos, o joms degant susidaro dideli kiekiai kitų atliekų. Didžioji šių atliekų dalis yra pelenai, šiuo metu utilizuojami sąvartynuose.

Biokurą sudaro organinės ir mineralinės medžiagos, pastarosios degimo metu nesudega, o nusėda katilo degimo zonoje arba būna sugaudomos mechaniniais ir elektrostatiniais filtrais. Pagal surinkimo būdą ir cheminę sudėtį skiriamos dvi pelenų rūšys: dugno ir lakieji pelenai. Nuo katilo tipo ir deginimo temperatūros jose priklauso, kokie skirtingų pelenų kiekiai susidaro.

Pelenai susidaro katilo pseudoverdančiame smėlio sluoksnyje, degant medienos skiedroms, pjuvenoms ir šiaudams. Degant biokurui, vyksta oksidacijos reakcija, kurios metu ir susidaro lakieji pelenai. Pelenai, esantys dūmuose, sugaudomi elektrostatiniame filtre, iš jo, naudojant pneumotransporto sistemą, pelenai tiekiami į lakiųjų pelenų talpą, iš kurios transportuojami į sąvartynus arba gali būti panaudojami betonui gaminti.

Kaip rodo akmens anglies pelenų tyrimai, pelenų, kaip rišamosios medžiagos, panaudojimas cementiniame betone gali pagerinti kai kurias jo savybes. Be to, sumažėja betono gamybos sąnaudos, taupomas cementas. Pelenų, kaip pramonės atliekų panaudojimas, mažina portlandcemenčio kiekį betone bei cemento gamybos metu išsiskyrusio CO₂ emisiją į aplinką.

Šiuo metu CO₂ emisijos mažinimas cemento gamyboje yra viena iš prioritetinių krypčių Europos Sąjungoje ir visame pasaulyje, vykdant darniosios plėtros strategiją.

Klaipėdos laisvojoje ekonominėje zonoje įsikūrusi betono mišinių gamybos įmonė UAB „HeidelbergCement Klaipėda“ kartu su VGTU Statybinių medžiagų katedros mokslininkais ištyrė biokuro deginimo pelenų panaudojimo galimybes gaminant betono mišinius.

Eksperimentiniam betonui gaminti buvo naudojama įprastinė rišamoji medžiaga – portlandcementis, kurio kiekis buvo keičiamas biokuro deginimo pelenais. Išbandyti betono mišiniai keičiant 0 %, 5 %, 10 %, 15 %,
20 %, 25 % cemento biokuro deginimo pelenais. Betono su biokuro deginimo lakiaisiais pelenais paviršius vizualiai nesiskiria, tačiau aiškiai galima matyti jų spalvinės gamos pokyčius (1 pav.). Didėjant lakiųjų pelenų kiekiui, betono spalva tamsėja.

Tyrimų rezultatai rodo, kad pagrindiniai biokuro deginimo pelenus sudarantys cheminiai komponentai (1 lentelė): SiO₂, CaO, MgO, K₂O ir kt. Dėl didelio silicio dioksido kiekio biokuro deginimo pelenai gali būti laikomi hidrauliniu priedu cementui. 2 pav. matyti, kad lakiuosiuose biokuro deginimo pelenuose yra amorfinio silicio dioksido keliasdešimt mikrometrų dydžio sferinės formos dalelių.

Naudojant lakiuosius pelenus, betono mišiniuose padidėja vandens sąnaudos, todėl, norint paruošti tokių pačių technologinių savybių betono mišinį kaip ir be pelenų, naudojama plastifikuojamoji įmaiša. Plastifikuojamosios įmaišos kiekis buvo didinamas tiek, kad būtų išlaikytas vienodas betono mišinio slankumas.

Sukietėjusio betono tankis (3 pav.) nežymiai didėja, betono mišinyje didėjant biokuro deginimo pelenų kiekiui. Sukietėjusio betono gniuždymo stipris po 7 ir po 28 parų kietėjimo didėja, didinant biokuro deginimo pelenų kiekį iki 25 %, esant tam pačiam vandens kiekiui betono mišinyje (4 pav.). Didžiausias betono gniuždymo stipris gaunamas pakeitus 20 % cemento biokuro deginimo pelenais. Šiuo atveju betono gniuždymo stipris po 28 parų kietėjimo, panaudojus plastifikuojamąją įmaišą, padidėja daugiau negu 20 MPa. 

Betono vandens įgėrio nustatymo rezultatai, pateikti 5 pav., rodo, kad vandens įgėris mažėja keičiant cementą biokuro deginimo pelenais iki 20 %, o pakeitus daugiau kaip 20 % pelenų, vandens įgėris pradeda didėti. Mažiausias vandens įgėris gaunamas betono su 20 % biokuro deginimo pelenų ir siekia 3,15 %. Tai rodo didelį tokio betono patvarumą.

Atliktų tyrimų rezultatai rodo, kad galima gaminti geresnių stiprumo charakteristikų ir ilgesnio patvarumo betoną su plastifikuojamąja įmaiša, jame pakeitus iki 20 % cemento biokuro deginimo pelenais. Tokiu būdu galima utilizuoti biokuro deginimo pelenus gaminant betoną. ¡

1 lentelė. Biokuro deginimo pelenų cheminė sudėtis

1 pav. Betonas su biokuro deginimo pelenais

2 pav. Biokuro deginimo lakieji pelenai

(skenuojančiu elektroniniu mikroskopu

gauta nuotrauka, didinimas 1 000 kartų)

3 pav. Betono tankio priklausomybė

nuo biokuro deginimo pelenų kiekio

4 pav. Betono gniuždymo stiprio priklausomybė

nuo biokuro deginimo pelenų kiekio

5 pav. Betono vandens įgėrio priklausomybė

nuo biokuro deginimo pelenų kiekio