Экологичный геополимер из цеолита и хитозана снижает углеродный след цеентной промышленности

Цементная промышленность ответственна примерно за 8% мировых выбросов CO₂, главным образом из-за производства портландцемента. В поисках более экологичной альтернативы исследователи обратились к геополимерам — материалам, получаемым щелочной активацией природных алюмосиликатов, которые характеризуются меньшим углеродным следом и подходят для неконструкционных применений.

Команда ученых из Высшей политехнической школы Литораля в Эквадоре совместно с коллегами из Университета Буэнос-Айреса разработала новый композитный материал на основе природного эквадорского цеолита, усиленного хитозаном — биополимером, выделяемым из отходов панцирей креветок. Исследование опубликовано в журнале Construction and Building Materials.

Хитозан обладает биоразлагаемостью и антибактериальными свойствами. Его синтезировали с помощью контролируемого химического процесса, эффективно используя промышленные отходы креветочной отрасли. В геополимерную матрицу добавляли хитозан в концентрациях от 0,075% до 0,2% от массы, после чего оценивали структурные, термические и микробиологические характеристики.

Добавление хитозана повысило прочность на сжатие композита на 67%, увеличив показатель с 2,1 МПа до 3,51 МПа. Хотя данный уровень не достигает прочности традиционного конструкционного бетона, он подходит для изготовления панелей, облицовочных материалов и архитектурных элементов, не несущих нагрузку.

Кроме того, новые геополимеры проявили значительную антибактериальную активность против Klebsiella aerogenes и Staphylococcus aureus — бактерий, часто вызывающих внутрибольничные инфекции. Микроскопический анализ показал, что умеренное содержание хитозана улучшает микроструктуру и сцепление матрицы, тогда как избыток биополимера приводит к образованию агломератов и снижению механических свойств.

Разработка способствует развитию экономики замкнутого цикла: использование местного цеолита уменьшает зависимость от импортного сырья, а переработка креветочных отходов снижает экологическую нагрузку. В будущем такие материалы могут стать частью национальных стратегий устойчивого строительства, помогая бороться с изменением климата и улучшать общественное здоровье.