Цементная промышленность отвечает за около 8% мировых выбросов CO₂, главным образом из-за производства портландцемента — смеси цементного клинкера, гипса и добавок, широко используемой в строительстве. В поисках экологически безопасной альтернативы исследователи обратились к геополимерам — материалам, созданным щелочной активацией природных алюмосиликатов, которые имеют меньший углеродный след и подходят для неконструкционных целей.
Команда ученых из Высшей политехнической школы Литораля (Эквадор) и Университета Буэнос-Айреса (Аргентина) разработала инновационный композит на основе эквадорского цеолита, усиленного хитозаном — биополимером, получаемым из панцирей креветок, отходов морской промышленности. Исследование опубликовано в журнале Construction and Building Materials.
Хитозан обладает биоразлагаемостью и антибактериальными свойствами. В работе биополимер синтезировали контролируемым химическим методом с использованием креветочных отходов, что способствует вторичному использованию агропромышленных побочных продуктов. Добавляя хитозан в геополимерные матрицы в дозах от 0,075% до 0,2%, ученые зафиксировали рост прочности на сжатие до 67%, с 2,1 МПа у исходного материала до 3,51 МПа в оптимальных образцах. Хотя прочность ниже, чем у традиционного бетона, композиты подходят для панелей, облицовки и других ненесущих элементов.
Новые геополимеры также продемонстрировали выраженную антибактериальную активность против Klebsiella aerogenes и Staphylococcus aureus — бактерий, вызывающих внутрибольничные инфекции. Микроскопический анализ показал улучшение микроструктуры и сцепления матрицы при умеренном содержании хитозана, а превышение концентрации ведет к образованию агломератов и снижению механической прочности.
Разработка способствует развитию экономики замкнутого цикла: использование местных цеолитов снижает импортозависимость, а переработка креветочных отходов уменьшает экологическую нагрузку. Перспективно включение таких материалов в стратегии устойчивого строительства для борьбы с изменением климата и улучшения общественного здоровья.