Экологичные геополимерные материалы с хитозаном из креветочных отходов — инновация в цементной промышленности

Цементная промышленность отвечает за около 8% глобальных выбросов CO₂, главным образом из-за производства портландцемента — смеси цементного клинкера, гипса и добавок, широко применяемой по всему миру. В стремлении снизить углеродный след ученые обратились к геополимерам — материалам, создаваемым щелочной активацией природных алюмосиликатов, которые подходят для неконструкционных элементов.

Исследователи из Высшей политехнической школы Литораля в Эквадоре совместно с Университетом Буэнос-Айреса разработали новый композит на базе эквадорского цеолита, усиленный хитозаном — биополимером, полученным из отходов панцирей креветок. Работа опубликована в журнале Construction and Building Materials.

Хитозан обладает биоразлагаемостью и антибактериальными свойствами. В исследовании его синтезировали контролируемым химическим методом, используя пищевые отходы, что способствует экономике замкнутого цикла. При добавлении в геополимерные матрицы в концентрациях от 0,075% до 0,2% масса композита значительно улучшилась: прочность на сжатие выросла с 2,1 МПа до 3,51 МПа, что делает материал пригодным для облицовочных панелей, плитки и ненесущих архитектурных элементов.

Кроме того, новые геополимеры проявили антибактериальную активность против Klebsiella aerogenes и Staphylococcus aureus — патогенов, часто встречающихся в больницах. Микроскопический анализ показал, что умеренное содержание хитозана улучшает микроструктуру и сцепление матрицы, тогда как избыток биополимера снижает механическую эффективность из-за образования агломератов.

Использование местного цеолита и переработка креветочных отходов сокращают импорт сырья и уменьшают экологическую нагрузку. В будущем такие материалы могут стать частью национальных программ устойчивого строительства, способствуя борьбе с изменением климата и улучшению общественного здоровья.