Ученые превратили отходы в устойчивый к плесени стройматериал
По данным ВОЗ от 10-50% всех жилых домов в мире поражены плесенью. Чаще всего она возникает из-за высокой влажности (ванные, кухни, плохая вентиляция). Решением может стать материал из фосфогипса (отход производства фосфорной кислоты), которого в России накапливается 14 миллионов в год, а перерабатывается только 15%. Ранее его использование ограничивалось из-за низкой влаго- и морозостойкости, а также биокоррозии. Ученые Пермского Политеха нашли возможность применения этого сырья в строительных материалах за счет введения специальных органоминеральных добавок.
Плесень — одна из наиболее частых проблем, с которой сталкиваются жители многоквартирных и частных домов. Чаще всего она появляется из-за высокой влажности, особенно в ванных комнатах, кухнях и плохо проветриваемых помещениях. Черные или серые пятна не только портят вид, но и представляют угрозу для здоровья, вызывая аллергии, астму и другие респираторные заболевания. Источниками влаги являются готовка, стирка, душ, протечки и конденсат, а герметичные пластиковые окна и недостаточная вентиляция усугубляют проблему, создавая идеальные условия для роста грибка.
Особую опасность также представляют современные отделочные материалы — обои, гипсокартон, деревянные панели, клеи, которые содержат органические вещества, служащие питательной средой для плесени. Даже обычная пыль может содержать достаточно органики для роста грибка.
Инновационным подходом к решению этой проблемы может стать изготовление стеновых изделий из фосфогипса — отхода, образующегося при производстве фосфорной кислоты. В России его ежегодное образование составляет около 14 миллионов тонн, а совокупное количество накопленного материала превышает 140 миллионов тонн. Несмотря на значительные запасы, данный ресурс практически не используется повторно — лишь около 15% от общего количества отправляется на переработку.
Из-за низкой стоимости были попытки использовать этот вторичный продукт в сельском хозяйстве, дорожном строительстве и производстве строительных материалов. Но из-за существующих проблем: недостаточной устойчивостью к воде, морозу и биологической коррозии под воздействием микроорганизмов и грибков при повышенной влажности, — он разрушается. Из-за этого использование данного сырья при производстве строительных материалов ограничено. Однако огромное количество накопленного фосфогипса требуют поиска способов улучшения его характеристик и разработки эффективных технологий переработки.
Путем комплексного исследования ученые Пермского Политеха определили возможность применения этого сырья в строительных материалах за счет введения органоминеральных добавок, повышающих его влагостойкость и устойчивость к биоповреждениям.
С помощью рентгеновского анализа был определен минералогический состав фосфогипса, выявивший доминирующее содержание гипса (94,94%) — компонента с низкой устойчивостью к биологическому воздействию и подверженного коррозии. Для повышения долговечности и снижения деградации исходного сырья были созданы экспериментальные образцы с органоминеральными модифицирующими добавками. В их состав входит многофункциональный порообразователь ИА 1215 (индивидуальные вещества или смеси, предназначенные для получения газонаполненных материалов) и кальцийсодержащие карбонаты и щелочи.
Экземпляры обработали спорами плесени и поместили в идеальные для развития микроорганизмов условия: на агаровую питательную среду (специальное желеобразное вещество, благоприятное для развития грибов) и во влажную почву при температуре 30°C. Этот метод аналогичен посадке семян в плодородную землю для наблюдения за их прорастанием. Если материал обладает устойчивостью, рост грибов на его поверхности отсутствует, в противном случае образец быстро покрывается плесенью.
— По истечению 28 дней мы проверили результаты. Пробы без добавок были сильно поражены плесенью — ее было видно невооруженным глазом, и по шкале оценки (0–5) это соответствовало пяти баллам. А вот образцы с модифицирующими добавками показали минимальные признаки поражения: под микроскопом наблюдалось лишь незначительное развитие грибницы, что соответствует 0–1 баллу. Дополнительно измерили кислотность фосфогипса — она оказалась слабощелочной (уровень pH 8.0), — рассказал Виталий Шаманов, декан строительного факультета ПНИПУ, кандидат технических наук.
Важным дополнительным защитным свойством продукта стала его слабощелочная реакция (pH 8.0), сравнимая с пищевой содой. Такая среда создает неблагоприятные условия для развития микроорганизмов, поскольку большинство видов плесени, включая те, что развиваются на хлебе, древесине и других органических субстратах, предпочитают нейтральную или кислую среду с pH 5-7.
В результате испытаний было установлено, что модифицированные образцы сохраняют структурную целостность при влажности до 85%, в отличие от обычного гипса, который начинает разрушаться уже при 60-65% влажности. К тому же, бюджетная доступность материала дополнительно усиливает его преимущества, поскольку фосфогипс является побочным продуктом промышленного производства.
Благодаря улучшенным свойствам усовершенствованный состав обладает высокой устойчивостью к биоповреждениям и подходит для производства строительных блоков, панелей, или в качестве наполнителя в отделочных и штукатурных составах. Оптимален для внутренних стен и перегородок в жилых, общественных и промышленных зданиях, особенно в помещениях с повышенной влажностью (кухни, санузлы, бассейны), где традиционные материалы подвержены плесени. Срок службы нового материала будет более чем в два раза превышать срок службы существующих аналогов.
Разработанная технология позволит эффективно утилизировать промышленные отходы, сокращая объемы их складирования, и одновременно производить строительные продукты с повышенными эксплуатационными характеристиками и увеличенным сроком службы по сравнению с традиционными аналогами (гипсокартон, пазогребневые гипсовые плиты).
Результаты исследования опубликованы в научной статье.
Telegram 
Дзен 
VK Ученые давно сделали вывод о том, что в поздней Античности монеты перестали представлять собой цену как валюта, однако не было понятно когда именно это произошло. Новое исследование погребения римского воина из бельгийского форта Оденбург показало, в какой момент монеты стали цениться просто весом металла в кошельке.
Долгое время считалось, что гигантские стрекозообразные, жившие 300 миллионов лет назад, стали такими из‑за высокого содержания кислорода. Тогда в атмосфере его было около 30% вместо сегодняшних 21%. Учёные полагали, что крупные насекомые задохнулись бы в нашей атмосфере. Но оказалось, что это не так.
Большой взрыв мог быть не началом Вселенной, а моментом рождения самой гравитации в привычном нам виде. Новая модель предлагает иную, квантовую форму гравитации, которая могла запустить инфляцию и избавить космологию от проблемы сингулярности, где законы физики перестают работать.
Шведские биологи отследили миграцию обыкновенного соловья с помощью миниатюрных датчиков-рюкзаков. Как оказалось, при пересечении Сахары и Аравийской пустыни птицы летят только по ночам и не ищут пищу. Соловьи преодолевают пустыню без дозаправки, полагаясь лишь на накопленный заранее жир.
Вода из другой звездной системы оказалась не похожа на земную: в составе третьего межзвездного объекта нашли рекордное содержание дейтерия — тяжелого изотопа водорода. Этот химический след указывает на необычные условия формирования системы, где возникла комета, и меняет представления о сценариях рождения далеких планетных систем.
На границе возможностей оптоволокна лазерный пучок самоорганизовывается в мощный, сфокусированный луч-иглу. Параметры этого излучения таковы, что позволяют в реальном времени без дополнительных ухищрений рассматривать клеточные процессы.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно