Fly ash – a valuable material for the circular economy

Generation of coal-based electricity is always associated with the origination of large amount of combustion waste. The presented article is a review concerning the possibilities of innovative directions of management for one of the by-products of coal combustion: fly ash. The storage of these waste products is associated with their negative impact on the environment. This is why research has been undertaken worldwide on the implementation of the concept of a circular economy. This article includes the examination of basic physical, chemical, and mineralogical properties of the most valuable components of fly ash (microspheres, magnetic fraction, and glass). It contains the examination of methods of separating these components and indicates the prospective directions of their use, e.g. as light fillers for polymers, sorbents, catalysts, composite materials, light ceramics, lightweight concretes, thermal insulation materials, biomaterials, raw material for the synthesis of zeolites or geopolymers. The paper also presents the components of fly ash, which can be treated as an alternative source of valuable elements, including critical elements. Moreover, it points to the necessity of capturing flammable substances from combustion by-products in order to obtain raw material characterised by a high degree of purity. It has been demonstrated that this way of ash management can lead to high recycling rates and bring valuable materials back to the economy. Such actions fit perfectly into global efforts for sustainable development and the circular economy.

Wytwarzanie energii elektrycznej opartej na węglu wiąże się zawsze z powstawaniem dużej ilości odpadów paleniskowych. Prezentowany artykuł ma charakter przeglądowy i dotyczy możliwości innowacyjnych kierunków zagospodarowania jednego z ubocznych produktów spalania węgla – popiołu lotnego. Składowanie tych odpadów wiąże się z ich negatywnym oddziaływaniem na środowisko, dlatego na całym świecie podjęto badania nad wdrażaniem koncepcji gospodarki obiegu zamkniętego. W artykule omówiono podstawowe, istotne dla oceny przemysłowej właściwości fizyczne, chemiczne i mineralogiczne najbardziej cennych składników popiołów lotnych (mikrosfer, frakcji magnetycznej i szkliwa). Omówiono sposoby wydzielenia tych składników oraz wskazano na perspektywiczne kierunki ich zastosowania np. jako lekkich wypełniaczy polimerów, sorbentów, katalizatorów, materiałów kompozytowych, lekkiej ceramiki, betonów lekkich, materiałów termoizolacyjnych, biomateriałów, surowca do syntezy zeolitów czy geopolimerów. Wskazano składniki popiołów lotnych, które mogą być traktowane jako alternatywne źródło cennych pierwiastków, w tym pierwiastków krytycznych. W celu uzyskania surowca o wysokim stopniu czystości zwrócono uwagę na konieczność wychwycenia substancji palnych z ubocznych produktów spalania. Wykazano, że taki sposób gospodarowania popiołami może prowadzić do wysokich wskaźników recyklingu i sprawić, że cenne materiały będą trafiały z powrotem do gospodarki. Takie działania doskonale wpisują się w globalne wysiłki na rzecz zrównoważonego rozwoju i gospodarki o obiegu zamkniętym.