Чистый бетон: как отходы креветок могут изменить подход к экологичному строительству

Производство цемента отвечает примерно за 8% мировых выбросов углекислого газа, главным образом из-за производства портландцемента. В ответ на эту экологическую проблему геополимеры — материалы, получаемые путем щелочной активации природных алюмосиликатов, — стали устойчивой альтернативой с меньшим углеродным следом и сопоставимыми механическими свойствами в неконструкционных применениях.

В этом контексте исследователи из Высшей политехнической школы побережья (ESPOL) в сотрудничестве с Университетом Буэнос-Айреса (UBA) разработали новый композитный материал, изготовленный из эквадорского природного цеолита, армированного хитозаном — биополимером, получаемым из отходов панцирей креветок.

Статья опубликована в журнале «Строительные материалы и конструкции» .

От морских отходов до интеллектуальных материалов

Хитозан — это природный полимер, получаемый из хитина, широко известный своей биоразлагаемостью и антибактериальными свойствами. В данном исследовании биополимер был получен с помощью контролируемого химического процесса с использованием отходов креветочной промышленности, что непосредственно способствовало утилизации агропромышленных побочных продуктов.

Исследователи ввели очень низкие концентрации хитозана (от 0,075% до 0,20% по весу) в геополимерные матрицы, изготовленные из цеолита, добытого в прибрежном регионе Эквадора. Затем они оценили структурные, термические, микроструктурные и микробиологические свойства полученных материалов.

Прочные и защитные материалы

Результаты показали, что добавление хитозана увеличило прочность на сжатие до 67%, поднявшись с 2,10 МПа в базовом материале до максимальных значений, близких к 3,51 МПа, в оптимизированных составах. Хотя эти показатели прочности не соответствуют показателям обычного конструкционного бетона, они подходят для таких применений, как панели, облицовка, плитка и ненесущие архитектурные элементы.

С точки зрения здоровья, армированные геополимеры продемонстрировали значительную антибактериальную активность против Klebsiella aerogenes и Staphylococcus aureus — двух бактерий, наиболее часто вызывающих внутрибольничные инфекции и загрязнение поверхностей в городских и промышленных условиях.

Микроскопический анализ показал, что хитозан изменяет внутреннюю микроструктуру материала, способствуя когезии неорганической матрицы при использовании в умеренных количествах. Однако чрезмерная концентрация может привести к агломерации, частично снижающей механическую эффективность, что позволило определить оптимальный диапазон состава.

Применение принципов циркулярной экономики в гражданском строительстве

Данная работа представляет собой сближение материаловедения , переработки отходов и экологической устойчивости. Использование местных природных цеолитов снижает зависимость от импортного сырья, а использование отходов креветок уменьшает воздействие рыболовной промышленности на окружающую среду.

Кроме того, разработка материалов с присущими им антибактериальными свойствами открывает новые возможности для поверхностей, к которым часто прикасаются, в больницах, школах, коммерческих кухнях и общественных местах, где снижение микробной нагрузки имеет решающее значение.

Экологичное строительство с эквадорской самобытностью

Авторы подчеркивают, что эта технология легко адаптируется к условиям Латинской Америки благодаря обилию используемых природных ресурсов и относительно простым производственным процессам. В долгосрочной перспективе эти функциональные геополимеры могут быть интегрированы в национальные стратегии устойчивого строительства, способствуя как смягчению последствий изменения климата, так и улучшению общественного здравоохранения.

Этот прорыв выводит эквадорские исследования на передовые позиции в разработке интеллектуальных, экологически устойчивых и функциональных материалов для строительства будущего.

Источник: https://techxplore.com/news/2026-04-concrete-shrimp-sustainable.html