Новый экологичный геополимер из цеолита и хитозана снижает углеродный след цементной промышленности

Цементная промышленность отвечает за около 8% мировых выбросов CO₂, главным образом из-за производства портландцемента — смеси цементного клинкера, гипса и добавок. В поисках более экологичных альтернатив учёные обратились к геополимерам, получаемым щелочной активацией природных алюмосиликатов, которые имеют меньший углеродный след и подходят для неконструкционных применений.

Группа исследователей из Высшей политехнической школы Литораля в Эквадоре совместно с учёными из Университета Буэнос-Айреса создала новый композитный материал на основе эквадорского цеолита, усиленного хитозаном — биополимером, извлечённым из отходов креветочной промышленности. Работа опубликована в журнале Construction and Building Materials.

Хитозан обладает биоразлагаемостью и антибактериальными свойствами. В ходе эксперимента его синтезировали с контролируемым химическим процессом, используя побочные продукты агропромышленности. В состав геополимерной матрицы добавляли хитозан в малых дозах от 0,075% до 0,2% от массы, после чего оценивали прочностные и микробиологические показатели.

Результаты показали, что добавка хитозана увеличивает прочность на сжатие материала на 67% — с 2,1 МПа до 3,51 МПа, что подходит для изготовления облицовочных панелей и плитки. Кроме того, композит обладает выраженной антибактериальной активностью против Klebsiella aerogenes и Staphylococcus aureus, бактерий, часто вызывающих внутрибольничные инфекции.

Анализ микроструктуры выявил, что хитозан улучшает сцепление матрицы, но избыток биополимера приводит к образованию агломератов, снижающих прочность. Использование местных цеолитов и переработанных отходов креветок способствует снижению экологической нагрузки и развитию экономики замкнутого цикла.

В перспективе такой материал может стать частью национальных программ по устойчивому строительству, способствуя борьбе с изменением климата и улучшению общественного здоровья.