Ученые создали тротуарную плитку из раковин моллюсков и промышленных отходов

Исследователи из Университета Кордовы в Испании разработали новый вид тротуарной плитки, полностью состоящий из переработанных материалов. В состав вошли измельченные раковины моллюсков, отходы горнодобывающей промышленности и летучая зола — побочный продукт, который образуется при сжигании угля.

Главная особенность разработки в том, что при производстве такой плитки не используются ни природные заполнители, ни обычный портландцемент. Поэтому материал рассматривается как более экологичная альтернатива традиционным строительным изделиям на цементной основе.

Почему это важно для строительства?

Строительная отрасль остается одним из заметных источников выбросов углекислого газа. Поэтому ученые и производители ищут способы заменить часть традиционного сырья переработанными компонентами. Это помогает:

• снижать потребность в добыче песка, гравия и других природных материалов;


• уменьшать объем отходов, которые отправляются на свалки;


• сокращать углеродный след строительных материалов;


• создавать новые продукты из сырья, которое раньше считалось бесполезным.

Разработка Университета Кордовы интересна тем, что в ней заменили сразу несколько компонентов: раковины моллюсков использовали вместо обычного минерального заполнителя, а отходы горных работ и летучую золу — для получения вяжущего материала без портландцемента.

Кто занимался разработкой?

Работу провела группа ученых из Высшей политехнической школы Бельмеса при Университете Кордовы. Это испанский государственный университет, который занимается исследованиями в том числе в области инженерии, строительства, экологии и материалов. Исследовательскую группу возглавила Агата Гонсалес Каро. Команда ставила задачу создать материал для мощения, который сможет заменить традиционную тротуарную плитку, но будет производиться из отходов и иметь меньшую нагрузку на окружающую среду.

Из чего сделана новая плитка?

Основным заполнителем стали измельченные раковины моллюсков вида Acanthocardia tuberculata. Этот съедобный вид широко используется в консервной промышленности, после чего остается значительное количество ракушечных отходов. В новой разработке раковины измельчили и применили как известковый материал. По своей функции они похожи на традиционные заполнители: помогают формировать структуру изделия и участвуют в создании прочного блока для мощения.

В состав также вошли:

• отходы горнодобывающей промышленности;


• летучая зола, образующаяся при сжигании угля;


• щелочные активаторы, необходимые для запуска химической реакции.

Как удалось заменить цемент?

Чтобы исключить портландцемент, исследователи применили технологию щелочной активации. При этом специальные щелочные растворы запускают химические реакции в минеральных отходах. В результате образуются соединения, которые работают как вяжущее вещество и скрепляют частицы материала между собой. В этой разработке такое вяжущее получили из отходов горнодобывающей промышленности и летучей золы.

По сути, ученые объединили отходы из нескольких отраслей: пищевая промышленность дает раковины моллюсков, горнодобывающая отрасль — минеральные отходы, энергетика — летучую золу, а в итоге строительная отрасль получает новый материал для мощения.

Чем полезна водопроницаемая структура?

Новая плитка относится к водопроницаемым материалам. Внутри блока есть связанные между собой поры, через которые вода может проходить через поверхность. Для городской среды это важное свойство. Обычные плотные покрытия часто не пропускают воду: после дождя она остается на поверхности, образует лужи и увеличивает нагрузку на ливневую канализацию.

Водопроницаемая плитка может помочь улучшить дренаж на тротуарах, пешеходных зонах, парковках, во дворах и общественных местах. При этом материал должен сохранять прочность, поэтому исследователи проверяли не только экологичность состава, но и эксплуатационные характеристики.

Какие результаты показали испытания?

Полученные блоки проверяли на механическую прочность, долговечность и безопасность. Испытания показали, что переработанная плитка обладает хорошими характеристиками и может выдерживать эксплуатационные нагрузки.

У разработки есть несколько важных преимуществ:

• не используются природные заполнители;


• не применяется стандартный портландцемент;


• отходы морепродуктов, горной промышленности и энергетики получают новое применение;


• водопроницаемая структура помогает снизить поверхностный сток воды.

Почему разработка важна для экономики замкнутого цикла?

Проект хорошо вписывается в идею экономики замкнутого цикла. Ее смысл в том, чтобы материалы использовались дольше, а отходы возвращались в производство вместо отправки на полигоны. Пока речь идет об исследовательской разработке, а не о массовом продукте. Однако технология показывает перспективное направление для производства более экологичных материалов для городской инфраструктуры.

Что ученые планируют дальше?

Следующий этап работы связан с улучшением производственного процесса. Исследователи хотят доработать методы уплотнения смеси и извлечения готовых блоков из формы. Также команда планирует изучить более экологичные щелочные активаторы. Они нужны для формирования вяжущего материала, но, если сделать этот этап безопаснее и экологичнее, общий углеродный след плитки может стать еще ниже.

В перспективе такие доработки могут приблизить переработанную водопроницаемую плитку к более широкому применению в строительстве. Пока же разработка Университета Кордовы показывает, что отходы разных отраслей можно превращать в прочные и полезные строительные материалы.