Наночастинки з панцирів креветок істотно поліпшили якість цементу. Технологія скоротить відходи рибної промисловості і викиди вуглекислого газу.
Дослідники Вашингтонського державного університету та Тихоокеанської північно-західної національної лабораторії створили крихітні кристали та волокна хітину з відходів морепродуктів. Наночастинки підвищують міцність цементу майже в 1,5 раза.
У своїй роботі, опублікованій в журналі Cement and Concrete Composites, дослідники вивчили поведінку наночастинок з хітину. На відміну від целюлози, яка також використовується для збільшення міцності цементу, цей матеріал на молекулярному рівні має додатковий набір атомів. Завдяки цьому вчені можуть контролювати заряд на поверхні молекул і, отже, їх поведінку в цементному розчині.
Дослідження показало, що додавання оброблених нанокристалів хітину в цемент покращує його властивості, в тому числі його консистенцію, час схоплювання, міцність і довговічність. Вони побачили збільшення міцності бетону на вигин на 40% і поліпшення його здатності стискатися на 12%. Крім того, модифікований склад твердів на годину довше. Це необхідно для збільшення дальності перевезень і будівництва в жаркому кліматі.
Дослідники вивчають міцність цементу під тиском. Фото: Washington State University
Панцири крабів, креветок і омарів складаються приблизно на 20-30% з хітину, а більша частина решти припадає на карбонат кальцію, ще одну корисну добавку для цементу. При цьому щорічно у світі виробляється від 13 до 17,5 млн кг відходів рибної промисловості. Велика частина з них просто скидається в море.
Виробництво цементу є вуглецевмісним процесом, що вимагає використання викопного палива для досягнення необхідних високих температур (1 500 °C). Вапняк, який використовується в його виробництві, також піддається розкладанню, в результаті якого утворюється додатковий вуглекислий газ. При цьому класичний бетон легко тріскається, що знижує його довговічність.
Автори роботи вважають, що заміна вапняку на наночастинки хітину допоможе скоротити енерговитрати, обсяг сміття від морепродуктів, а також підвищить довговічність і зносостійкість будівель з цементу.