Rozwój cywilizacji jest nieodłącznie związany z dostępem do świeżej i czystej wody, który był i jest niezbędny dla normalnego funkcjonowania działalności człowieka. Mówi o tym w wywiadzie Piotr Falkowski, dyrektor biura Polskiego Stowarzyszenia Producentów Rur i Kształtek z Tworzyw Sztucznych.
Poddani faraonów doprowadzali wodę z Nilu wąskimi kanałami do dalej położonych pól. Bez tej rzeki nie byłoby wspaniałego rozkwitu starożytnego Egiptu. Imperium Rzymskie również zdawało sobie sprawę z olbrzymiej wagi dostępu do wody pitnej.
Tak, to prawda. W starożytności zaopatrywano się w wodę, czerpiąc ją z rzek, kopiąc studnie, a także niekiedy chwytając wodę deszczową w specjalnie w tym celu wykonywane zbiorniki. Na przestrzeni dziejów do transportu wody używano rur drewnianych, z wypalanej gliny, a także ołowianych.
Rzymski akwedukt, czyli dosłownie „ciąg wodny” był wodociągiem doprowadzającym wodę ze źródeł do miast rzymskich, wykorzystując zasadę stałego spływu. Woda była następnie dostarczana do licznych fontann, łaźni i szaletów publicznych, a także bogatszych domów.
Sukces tych konstrukcji tkwił w technice budowy arkad, która pozwoliła Rzymianom na przerzucanie wodociągów nad dolinami, co znacznie skracało długość ich trasy. Spadek w rzymskich akweduktach wynosił tylko kilkadziesiąt centymetrów na kilometr.
Woda była prowadzona w rurach z terakoty lub ołowiu. Rury przebiegały pod ziemią oraz nad ziemią w ceglanej konstrukcji, dwu- lub trzykondygnacyjnej. Budowa wodociągów pod ziemią umożliwiała ochronę stałej dostawy wody przed armią przeciwnika oraz zabezpieczenie czystej i zdatnej wody do picia przed wszelkimi zanieczyszczeniami.
Warto wspomnieć, że w starożytnym Rzymie zaopatrzenie ludności w wodę przypadające na jednego mieszkańca było kilkukrotnie wyższe niż w większości dzisiejszych miast!
Średniowieczne miasta nie należały do najczystszych, jednak coraz większa liczba ludności w nich zamieszkująca wymagała planowego dostarczania czystej wody i odprowadzania nieczystości.
Rolę pierwszych wodociągów i systemów kanalizacyjnych pełniły przez długi czas różnego rodzaju studnie i ustępy. Jeśli zaś chodzi o sam transport wody, to okres średniowiecza jest domeną rur drewnianych.
Do stojących w centralnych punktach miast drewnianych skrzyń doprowadzano wodę z najbliższych ujęć za pomocą rur. Ich rolę najczęściej odgrywały specjalnie wyselekcjonowane i wydrążone pnie drzew lub rzadziej kształtki ceramiczne. Przy budowie wodociągów korzystano także dość często z usług murarzy. Wyścielali oni kamieniami wnętrze wykopanych kanałów na podłoże dla rur.
Jednak postęp w każdej technologii jest nieuchronny. Na przełomie średniowiecza i nowożytności rozpoczęto stosowanie rur ceramicznych. Początkowo miały one kształt zbliżony do pucharu. Rozchylony brzeg jednego odcinka nakładano na zwężony drugi. Później uzyskały kształt cylindryczny z pogrubieniem na wpust. Nie wykonywano ich już na kole garncarskim, lecz na drewnianym rdzeniu. Stosowano również rury miedziane i spiżowe.
W XIX w. coraz częściej zastępowano rury drewniane żeliwnymi. Miejsce przestarzałych technicznie wodociągów grawitacyjnych zajmowały maszyny parowe, które tłoczyły wodę do wież ciśnień, co oczywiście niosło za sobą konieczność opracowania nowych, wytrzymalszych materiałów do produkcji rur.
XIX w. to czas upowszechniania się systemów kanalizacyjnych, do budowy których używano cegieł oraz rur żeliwnych i kamionkowych. Na początku XX w. popularne były rury betonowe, żelbetowe i azbestocementowe, jednak odkrycia naukowców w zakresie nowych, niespotykanych wcześniej materiałów spowodowały, że zarówno kwestie dostarczania wody pitnej, jak i odprowadzania nieczystości czekał „kopernikański przewrót”.
Mówi pan o tworzywach sztucznych…
Tak. Pierwsze rury z tworzyw sztucznych powstały pod koniec XIX w., a już ok. 1935 r. rozpoczęto produkcję rur z polichlorku winylu (PVC). Rozwój tworzyw sztucznych po II wojnie światowej spowodował, że do budowy przewodów wodociągowych zaczęto stosować również inne tworzywa termoplastyczne, w tym najszerzej polietylen (PE) i polipropylen (PP).
Ich znakomite właściwości sprawiły, że okazały się przysłowiowym strzałem w dziesiątkę. Ja jednak uważam, że rury z tworzyw sztucznych są naturalną konsekwencją rozwoju technologicznego, chociaż w branży wodociągowo-kanalizacyjnej są faktycznie krokiem milowym.
Dlaczego?
Szybkość wykonania, łatwość formowania, jakość i wytrzymałość produktów już prawie od samego początku stworzyły przewagę tworzyw nad materiałami tradycyjnymi, takimi jak ceramika, metal, beton. Ponadto tworzywa sztuczne i otrzymywane z nich produkty od razu wykazały wiele właściwości niemożliwych do uzyskania przy zastosowaniu surowców naturalnych.
I tak np. dzięki elastycznym rurom z tworzyw sztucznych możliwa jest bezwykopowa wymiana, renowacja lub rekonstrukcja starych, wyeksploatowanych przewodów. Proszę zwrócić uwagę, ile problemów zdejmuje z głowy wykonawcom renowacji taka możliwość, szczególnie w ciasnej zabudowie zabytkowych miast. Przy tradycyjnej wymianie rurociągów trzeba byłoby zamykać całe kwartały ulic, wprowadzać w ciasne i kręte uliczki ciężki sprzęt, który mógłby unieść i ułożyć betonowe odcinki rur.
Kiedy rury z tworzyw sztucznych pojawiły się w Polsce?
Rury takie były instalowane w Polsce, oczywiście nie na szeroką skalę, już w latach 70. XX w. Pamiętać należy jednak, że Polska, która w owym czasie należała do bloku państw socjalistycznych, miała utrudniony dostęp do rynków zachodnich i, co za tym idzie, do najnowocześniejszych technologii.
Wszystko to powodowało, że jeszcze pod koniec lat 70. XX w. rury z tworzyw sztucznych były drogie i uchodziły za ekstrawagancję. Utarł się też stereotyp montera wychowanego na rurach stalowych, dla którego pojęcie np. kompensacji było czystą abstrakcją.
Jednak od 1990 r. struktura materiałowa sieci wodociągowo-kanalizacyjnych w Polsce systematycznie i konsekwentnie się zmienia. Szczególnie w ostatnich kilkunastu latach zauważalne jest szerokie stosowanie wyrobów z tworzyw termoplastycznych. Szczególnym okresem były lata 1999–2000, kiedy zbudowano ok. 28,5% długości sieci z polietylenu.
Na rynku polskim rury z tworzyw sztucznych, w porównaniu z rurami z betonu czy stali, są stosunkowo młodymi produktami. Jednak ich udział w rynku, jak już wspomniałem, gwałtownie rośnie. Systemy rur z tworzyw sztucznych znajdują coraz częściej zastosowanie w zakresie średnic nominalnych, które były dotąd domeną rur betonowych i stalowych. Wynika to głównie z korzystnych cech systemów rur z tworzyw sztucznych. Ich ułożenie wiąże się z niskimi kosztami, są trwałe (co najmniej 100 lat), łatwe w konserwacji i utrzymaniu oraz nadają się do renowacji istniejących nieszczelnych sieci przewodów.
Według raportu Najwyższej Izby Kontroli z 2018 r. mamy nawet do 100 tys. awarii rocznie. Przyczyną jest m.in. przestarzała infrastruktura, której pełne odnowienie może potrwać 100 lat. W wielu miastach Polski ponad 50% długości sieci wodociągowej stanowią przewody działające dłużej niż 50 lat, a 45% – przewody mające 25–50 lat. W strukturze materiałowej sieci ciągle 35% stanowią stare rurociągi z żeliwa szarego, 10% ze stali, a 4% z azbestocementu.
A jak wygląda obecnie infrastruktura komunalna w Polsce?
Jak już wspomniałem, intensywny rozwój sieci wodociągowych datuje się w Polsce od lat 90. ubiegłego wieku. Ich długość wzrastała średnio o ok. 8250 km w ciągu roku.
I tak w 2008 r. w Polsce eksploatowanych było blisko 95 tys. km sieci kanalizacyjnych i ponad 262 tys. km sieci wodociągowych. Z sieci wodociągowych w zbiorowych systemach zaopatrzenia w wodę korzystało ok. 84% mieszkańców, zaś z sieci kanalizacyjnych tylko ok. 53% mieszkańców kraju.
Ale już nieco ponad dekadę później, czyli na koniec 2020 r., sieć kanalizacyjna w Polsce osiągnęła długość 169,8 tys. km. Jeśli zaś chodzi o długość sieci wodociągowej to w 2020 r. osiągnęła ona 313,4 tys. km. Widać więc, że ten rynek intensywnie się rozwija. Ta dynamika jest w dużej mierze zasługą rur z tworzyw sztucznych.
Z badań przeprowadzonych przez prof. dr hab. inż. Mariana Kwietniewskiego1 wynika, że w 2008 r. mieliśmy ponad 42% przewodów z tworzyw termoplastycznych, w tym ok. 27,5% z PVC i ok. 14,7% z PE.
Na jakie korzyści ze stosowania rur z tworzyw sztucznych należałoby wskazać w pierwszej kolejności?
Korzyści ze stosowania rur z tworzyw sztucznych jest wiele i są one bardzo zróżnicowane. Dotyczą zarówno aspektów technicznych, jak i ekonomicznych czy ekologicznych.
Wśród najistotniejszych i najczęściej wymienianych można wyróżnić: łatwość przetwarzania oraz formowania także w połączeniu z innymi materiałami, precyzyjną tolerancję wykonania wpływającą na łatwiejszy montaż, jego dokładność, szczelność oraz czas ułożenia, dużą gładkość ścianek wpływającą na wysoką przepustowość w układach wodociągowych oraz na procesy samooczyszczania w układach kanalizacyjnych, odporność na korozję oraz dużą odporność na czynniki chemiczne (substancje agresywne) czy temperaturę medium.
Rury z tworzyw sztucznych charakteryzują się niskim ciężarem (przy wykazywaniu bardzo dobrych właściwości wytrzymałościowych) oraz wysoką elastycznością przewodów, a także zdolnością do relaksacji naprężeń.
Dzięki tym zaletom rurociągi z tworzyw sztucznych cechują się brakiem wpływu na jakość wody, nie zarastają, mają wysoką sprawność hydrauliczną oraz pozwalają na ich wykorzystywanie praktycznie w całym zakresie stosowanych ciśnień roboczych w sieciach wodociągowych.
Jaka będzie przyszłość rur z tworzyw sztucznych?
Mimo zaawansowanego rozwoju technologicznego ciągle jeszcze ok. 2 mld ludzi na świecie nie ma dostępu do wody pitnej w miejscu zamieszkania, a dwa razy więcej jest pozbawionych odpowiednich warunków sanitarnych. To olbrzymie wyzwanie. Musimy mieć świadomość, że całe populacje zamieszkują tereny, których ukształtowanie i warunki naturalne tam panujące nie pozwalają na instalację systemów wodociągowych z materiałów tradycyjnych. Dopiero dzięki wynalazkowi XX w. – lekkim i wytrzymałym rurom z tworzyw sztucznych całe społeczności mogą uzyskać dostęp do wody pitnej.
Istotną kwestią są również zmiany klimatu, zarówno te, których jesteśmy świadkami obecnie, jak i te, których możemy się spodziewać w przyszłości. Czymś, czego należy się spodziewać w przyszłości, będzie konieczność systematycznego nawadniania pól. Spodziewamy się, że zapotrzebowanie na rury nawadniające i drenażowe w segmencie rolnictwa będzie systematycznie rosło.
Tworzywowe rury, studzienki i zbiorniki przyczyniają się do budowy trwałej infrastruktury wspierającej realizację europejskiego programu Zielonego Ładu.
Po zakończeniu ich eksploatacji można je będzie poddać recyklingowi i ponownie wykorzystać do produkcji pełnowartościowych wyrobów, które ponownie zapewnią ponad 100-letni okres ich eksploatacji. To przyczynia się do transformacji do gospodarki obiegu zamkniętego.
Rozmawiał Jacek Leszczyński
1 Marian Kwietniewski, Sieci wodociągowe i kanalizacyjne w Polsce oraz problem doboru rozwiązań materiałowych do ich budowy, IV Konferencja techniczna pt. „Sieci kanalizacyjne i wodociągowe z tworzyw sztucznych. Tanio i na lata”, 1-2.12.2010, Wisła (https://www.prik.pl/images/pdf/konferencje/konf4/Marian-KwietniewskiSieci-wodoci%C4%85gowe-i-kanalizacyjne-w-Polsce-oraz-problem-doboru-rozwi%C4%85za%C5%84-materia%C5%82owych-do-ich-budowy.pdf).
Źródło: Polskie Stowarzyszenie Producentów Rur i Kształtek z Tworzyw Sztucznych
Czytaj też:
Gospodarka obiegu zamkniętego w branży rur tworzywowych
Przykłady zastosowań systemów rurowych z tworzyw sztucznych w sieciach podziemnych
Nowa Polska Norma dotycząca wykonania sieci wodnokanalizacyjnych z tworzyw
