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 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.
Ученые обнаружили, что дубы выработали эффективную стратегию, позволяющую им защищаться от пожирающих молодую листву гусениц — если предыдущий весной деревья сильно пострадали от их нашествия, то на следующий год почки распустятся на три дня позже. Трехдневной задержки достаточно, чтобы резко снизить выживаемость гусениц.
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.
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.
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.
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