Природный цеолит и хитозан, полученный из отходов креветочной промышленности, превратили в строительный материал. Комбинация компонентов придает изделиям особые защитные свойства, снижая экологическую нагрузку при производстве.
Цементная промышленность вносит весомый вклад в выбросы углекислого газа, ее доля достигает восьми процентов от общемировых показателей по CO₂. Основной источник проблемы — производство портландцемента. Это вещество получают путем помола цементного клинкера, гипса и добавок. Такой вид цемента широко применяют по всему миру. В поисках экологичной альтернативы ученые обратили внимание на геополимеры — материалы, получаемые путем щелочной активации природных алюмосиликатов. Они отличаются меньшим углеродным следом и подходят для неконструкционных материалов.
Исследователи из Высшей политехнической школы Литораля (Эквадор) совместно с коллегами из Университета Буэнос-Айреса (Аргентина) разработали новый композитный материал. В его основе природный эквадорский цеолит, армированный хитозаном. Этот биополимер получают из отходов переработки панцирей креветок. Работа опубликована в журнале Construction and Building Materials.
Хитозан биоразлагаем и обладает антибактериальными свойствами. В рамках исследования биополимер синтезировали с помощью контролируемого химического процесса — и использовали отходы креветочной промышленности. Таким образом удалось дать вторую жизнь побочным продуктам агропромышленного комплекса.
Ученые добавляли хитозан в геополимерные матрицы из эквадорского цеолита в очень низких концентрациях — от 0,075% до 0,2% от общей массы. Затем они протестировали структурные, термические, микроструктурные и микробиологические свойства полученных образцов. Выяснилось, что добавление хитозана повышает прочность материала на сжатие до 67%. Показатель вырос с 2,1 Мпа у исходного образца до 3.51 Мпа в оптимизированных составах. Хотя эти показатели уступают обычному конструкционному бетону, они вполне подходят для изготовления панелей, облицовки, плитки и ненесущих архитектурных элементов.
Кроме того, новые геополимеры продемонстрировали выраженную антибактериальную активность против Klebsiella aerogenes и Staphylococcus aureus — бактерий, часто вызывающих внутрибольничные инфекции. Микроскопический анализ подтвердил, что хитозан меняет микроструктуру материала и улучшает сцепление матрицы — но только при умеренном содержании. Избыток биополимера приводит к образованию агломератов, снижающих механическую эффективность.
Разработка имеет большой потенциал для экономики замкнутого цикла. Использование местных цеолитов сокращает зависимость от импортного сырья, а переработка креветочных отходов снижает экологическую нагрузку. В перспективе такие материалы могут войти в национальные стратегии устойчивого строительства и помочь как в борьбе с изменением климата, так и в улучшении общественного здоровья.
Источник: https://science.mail.ru/…
