Цементная промышленность ответственна за около 8% мировых выбросов CO₂, в основном из-за производства портландцемента, который получают из цементного клинкера, гипса и добавок. В поисках более экологичных решений исследователи обратились к геополимерам — материалам, формируемым щелочной активацией природных алюмосиликатов, обладающим меньшим углеродным следом и подходящим для неконструкционных применений.
Учёные из Высшей политехнической школы Литораля в Эквадоре совместно с коллегами из Университета Буэнос-Айреса разработали новый композитный материал на основе эквадорского цеолита, усиленного хитозаном — биополимером, полученным из отходов панцирей креветок. Исследование опубликовано в журнале Construction and Building Materials.
Хитозан, обладающий биоразлагаемостью и антибактериальными свойствами, был синтезирован контролируемым химическим методом с применением агропромышленных отходов. Добавление хитозана в геополимерные матрицы в концентрациях от 0,075% до 0,2% повышало прочность материала на сжатие до 67%, увеличивая показатель с 2,1 МПа до 3,51 МПа. Хотя прочность уступает традиционному бетону, материал подходит для облицовки, плитки и ненесущих архитектурных элементов.
Кроме того, новый геополимер проявил антибактериальную активность против Klebsiella aerogenes и Staphylococcus aureus — бактерий, вызывающих внутрибольничные инфекции. Микроскопический анализ показал улучшение микроструктуры и сцепления матрицы при умеренном содержании хитозана, тогда как избыток биополимера снижал механическую эффективность из-за агломерации.
Разработка способствует экономике замкнутого цикла, снижая зависимость от импортного сырья за счёт использования местных цеолитов и уменьшая экологическую нагрузку через вторичное использование креветочных отходов. В будущем такие материалы могут стать частью национальных стратегий устойчивого строительства, помогая бороться с изменениями климата и улучшать общественное здоровье.