Ученые нашли неожиданный способ превратить обычные опилки в огнестойкий строительный материал. Новая технология может одновременно решить сразу две задачи: снизить количество древесных отходов и предложить более экологичную альтернативу традиционным строительным плитам.
Как из опилок сделали огнестойкий материал
На первый взгляд опилки один из самых неподходящих материалов для защиты от огня. Они легко воспламеняются и часто используются как топливо. Но исследователи пошли другим путем и объединили их с минералом струвитом - веществом, которое, кстати, часто встречается в составе почечных камней.
Струвит известен своими огнезащитными свойствами, но сам по себе он хрупкий. Чтобы придать материалу прочность, его смешали с древесными опилками. Основная проблема заключалась в том, что кристаллы струвита плохо сцеплялись с древесной структурой.
Решение оказалось довольно необычным: ученые использовали фермент из семян арбуза. Он позволил контролировать процесс кристаллизации струвита так, чтобы крупные кристаллы заполняли пустоты между частицами опилок и буквально склеивали их в единое целое.
Прочность выше, чем у древесины
Полученный материал формируют в плиты, прессуя их в течение двух дней, после чего высушивают при комнатной температуре. В тестах он показал неожиданно высокую прочность.
В частности, при нагрузке поперек волокон такие панели оказались прочнее, чем исходная древесина ели.
Это важный момент: обычно материалы из отходов уступают по характеристикам исходному сырью, но здесь ситуация обратная.
Почему материал не горит
Огнестойкость обеспечивается за счет струвита. При нагревании он разлагается и запускает сразу несколько процессов:
поглощает тепло, охлаждая материал;
выделяет водяной пар и аммиак;
вытесняет кислород негорючими газами.
В результате огонь хуже распространяется, а поверхность быстрее обугливается и становится менее воспламеняемой.
Легче бетона и пригоден для переработки
По уровню защиты такие панели сопоставимы с цементно-стружечными плитами, но при этом значительно легче.
Еще одно важное преимущество это возможность переработки. Если обычные цементные панели после демонтажа чаще всего отправляются на свалку, то новый материал можно разобрать на компоненты:
измельчить плиту;
нагреть примерно до 100 °C;
отделить опилки;
повторно получить исходный минерал.
Таким образом, материал потенциально вписывается в замкнутый цикл производства без отходов.
Где это может применяться
Разработчики рассматривают такие панели прежде всего для внутренних перегородок и конструкций, где важна огнестойкость и небольшой вес.
Если технология выйдет за пределы лаборатории, она может стать альтернативой традиционным материалам в "зеленом" строительстве, особенно в проектах с требованиями по снижению углеродного следа и повторному использованию ресурсов.
Источник: ETH Zurich