Цементная промышленность ответственна примерно за 8% мировых выбросов CO₂, главным образом из-за производства портландцемента. В поисках более экологичных альтернатив учёные сосредоточились на геополимерах — материалах, созданных из природных алюмосиликатов с помощью щелочной активации, которые обладают меньшим углеродным следом и применимы для неконструкционных элементов.
Группа исследователей из Высшей политехнической школы Литораля в Эквадоре и Университета Буэнос-Айреса в Аргентине разработала новый композитный материал, основанный на эквадорском цеолите, усиленном хитозаном — биополимером, получаемым из отходов панцирей креветок. Их работа опубликована в журнале Construction and Building Materials.
Хитозан обладает биоразлагаемостью и антибактериальными свойствами. В исследовании его синтезировали контролируемым химическим методом, что позволило использовать промышленные отходы креветок, тем самым давая им вторую жизнь.
Добавляя хитозан в геополимерные матрицы в малых количествах (от 0,075% до 0,2% массы), учёные обнаружили значительное улучшение прочности на сжатие — до 67%, с 2,1 МПа до 3,51 МПа. Хотя эти показатели ниже, чем у традиционного бетона, они подходят для панелей, облицовки и других ненесущих конструкций.
Кроме того, новые материалы показали сильную активность против бактерий Klebsiella aerogenes и Staphylococcus aureus, что важно для снижения риска внутрибольничных инфекций. Микроскопический анализ выявил, что хитозан улучшает микроструктуру и сцепление матрицы, однако избыток биополимера приводит к ухудшению механических свойств из-за агломераций.
Эта разработка способствует экономике замкнутого цикла: использование местных цеолитов уменьшает импортозависимость, а переработка креветочных отходов снижает экологическую нагрузку. В будущем такие композиты могут стать частью национальны стратегий устойчивого строительства, способствуя борьбе с изменением климата и улучшению здоровья населения.