Цементная промышленность отвечает примерно за 8% мировых выбросов CO₂, главным образом из-за производства портландцемента, который получают путем измельчения цементного клинкера с гипсом и добавками. В поисках более экологичных материалов учёные обратились к геополимерам — продуктам щелочной активации природных алюмосиликатов, обладающим меньшим углеродным следом и подходящим для неконструкционных элементов.
Группа исследователей из Высшей политехнической школы Литораля (Эквадор) и Университета Буэнос-Айреса (Аргентина) создала новый композит на основе эквадорского цеолита, усиленного хитозаном — биополимером, добываемым из отходов переработки панцирей креветок. Работа опубликована в журнале Construction and Building Materials.
Хитозан обладает биоразлагаемостью и антибактериальными свойствами. В ходе исследования его синтезировали контролируемым химическим способом, используя креветочные отходы, что способствует экономике замкнутого цикла. Добавляя хитозан в концентрациях от 0,075% до 0,2% к геополимеру из цеолита, учёные провели тесты, которые показали рост прочности на сжатие на 67% — с 2,1 МПа до 3,51 МПа. Хотя показатели ниже, чем у традиционного бетона, материал подходит для панелей, облицовки и плитки.
Кроме того, композит проявил антибактериальную активность против Klebsiella aerogenes и Staphylococcus aureus — бактерий, вызывающих внутрибольничные инфекции. Микроскопия показала, что хитозан улучшает микроструктуру и сцепление матрицы при умеренном содержании, однако избыток биополимера снижает механические свойства из-за образования агломератов.
Использование местных цеолитов и утилизация креветочных отходов уменьшают зависимость от импортного сырья и экологическую нагрузку. Перспективно применение таких материалов в устойчивом строительстве, что способствует борьбе с изменением климата и улучшению здоровья населения.