Пластиковый мусор может сделать бетон прочнее

Пластик на основе полиэтилентерефталата (ПЭТ) в качестве строительной примеси поможет снизить выброс СО2 и избежать появления пластиковых отходов.
Втройне полезный: использованные пластиковые бутылки могли бы сделать будущие бетонные строения прочнее.

Как обнаружили американские учёные, добавление небольшого количества порошка из ПЭТ-пластика улучшает бетонную структуру и делает стройматериал на 20 процентов прочнее. Два следующих преимущества: примесь пластика позволяет снизить выброс СО2 при производстве цемента и частично ликвидировать пластиковые отходы.

Статья по теме:

[su_photo_panel shadow=»2px 2px 2px #eeeeee» photo=»https://jborder.ru/wp-content/uploads/2018/05/pollution_2-1.jpg» alt=»Чем опасен пластик?» url=»https://jborder.ru/nauka/planeta-zemlya/chem-opasen-plastik/»]Чем опасен пластик?[/su_photo_panel]

Человечество задавлено пластиком: каждый год более 8 миллионов тонн отходов попадает через побережья и реки в моря. Уже давно частицы микропластика и другой мусор достигли глубоководья, Арктики и отдалённых островов. Проблема состоит в том, что искусственные материалы почти не разрушаются, и лишь очень малая доля их была переработана. Попытки изменить ситуацию с помощью биопластика и поедающих пластик бактерий пока не принесли значимых результатов.

По данным Всемирного экономического форума, пластиковых отходов по весу, в наших океанах, будет больше чем рыбы, к 2050 году.

Пластиковые отходы как бетонная примесь?

Полезную возможность вторичного использования пластиковых отходов смогли найти Майкл Шорт и его команда из Массачусетского технологического института. Они исследовали, может ли ПЭТ из старых пластиковых бутылок применяться в качестве добавки к бетону, который является самым популярным строительным материалом нашего времени. Никакой другой материал не использовался человечеством так часто, как эта смесь цемента, гравия и песка.

Идея такова: если бы одна часть цемента была заменена мелко измельченным искусственным веществом, то удалось бы уменьшить объём отходов и вредоносных выбросов. При производстве цемента образуется огромное количество CO2. На его долю приходится почти пять процентов мировых выбросов CO2.

Лучевой душ для ПЭТ

Но есть одна загвоздка: как показали предыдущие исследования, добавление только порошкообразного ПЭТ в бетон делает его не стабильным, а более слабым. Полимерные волокна уменьшают сцепление материала. Чтобы решить эту проблему, исследователи искали способ изменить структуру ПЭТ.

Их решение: облучение пластиковых отходов гамма-лучами. Эксперименты Шорта и его команды продемонстрировали, что этот энергетический лучевой душ способствует химическому перемещению в молекулах полимера. Рентген-кристаллографические снимки показывают, что между молекулярными цепочками образуется больше поперечных связей. Благодаря этому ПЭТ становится жёстче и стабильнее.

Стабильнее на 20 процентов

Для решающего теста учёные измельчили облучённые остатки ПЭТ в мелкий порошок, смешали его с цементом и вылили бетонные блоки. Эти блоки с 1,5 процентами пластикового порошка исследователи подвергли компрессионному тесту и сравнили результаты с итогами эксперимента с обычным цементом.

Результат: бетонные блоки с облучённым ПЭТ были почти на 20 процентов прочнее, чем обычные цементные блоки. Причина этого была выявлена с помощью электронного микроскопа и рентгеновской кристаллографии: «На наноуровне облучённый пластик изменил кристалличность бетона», — объясняет коллега Шорта Кунад Купваде-Патил. Полимерные частицы работают в бетонной смеси, как крошечные удерживающие зажимы, и заполняют поры в материале. Это делает бетон более крепким.

Сразу три преимущества

«Таким образом, наш метод предлагает основу для производства более качественного бетона — как в строительстве, так и в других отраслях», — говорит Купваде-Патил. Кроме того, даже незначительная примесь пластика позволяет снизить потребность в цементе и тем самым сократить выбросы СО2.

И, наконец, повторное использование пластиковых отходов поможет хоть немного расчистить гигантские холмы пластикового мусора. «Наша технология забирает пластик из свалок и запирает его в бетоне», — говорит Шорт. «Тем самым, человечество может убить двух зайцев одновременно: сделать здания более прочными и уменьшить количество мусора».