Цементная отрасль отвечает за около 8% мировых выбросов углекислого газа, главным образом из-за производства портландцемента. Для решения этой экологической проблемы ученые ищут альтернативы, одной из которых стали геополимеры — материалы на основе щелочной активации природных алюмосиликатов с меньшим углеродным следом, подходящие для неконструкционных применений.
Команда исследователей из Высшей политехнической школы Литораля (Эквадор) и Университета Буэнос-Айреса (Аргентина) создала новый композит, основанный на эквадорском цеолите, армированном хитозаном — биополимером, полученным из отходов переработки креветочных панцирей. Работа опубликована в журнале Construction and Building Materials.
Биополимер хитозан биоразлагаем и обладает антибактериальными свойствами. В эксперименте его вводили в геополимерные матрицы в низких концентрациях (от 0,075% до 0,2%), что позволило значительно повысить прочность на сжатие материала — с 2,1 МПа до 3,51 МПа, увеличив показатель более чем на 60%. Хотя прочность нового композита ниже, чем у обычного бетона, он подходит для изготовления облицовочных панелей, плитки и ненесущих архитектурных элементов.
Кроме того, геополимер с хитозаном проявил антимикробную активность против бактерий Klebsiella aerogenes и Staphylococcus aureus, часто вызывающих внутрибольничные инфекции. Микроскопический анализ показал улучшение микроструктуры и сцепления матрицы при оптимальном содержании биополимера, в то время как избыток хитозана ухудшал механические свойства из-за агломерации.
Данная разработка способствует развитию экономики замкнутого цикла, снижая зависимость от импортного сырья и уменьшая экологическую нагрузку за счет использования местных цеолитов и утилизации креветочных отходов. В будущем такие материалы могут стать частью национальных программ устойчивого строительства, помогая бороться с изменением климата и улучшать общественное здоровье.