Строительный сектор является вторым по величине сектором потребления пластика и отвечает за более трети выбросов парниковых газов, связанных с энергетикой, во всем мире.

Процессы производства строительных материалов загрязняют воздух, землю и воду. Соответственно, строительные материалы, изготовленные из отходов агропромышленного производства, становятся все более привлекательными из-за их меньшего воздействия на окружающую среду.

Чтобы внести свой вклад в создание нового поколения материалов, изготовленных из того, что часто считают отходами, исследователи в Панаме разработали изоляционный материал на основе рисовой шелухи и оценили его термические и механические свойства. Они опубликовали свои результаты в журнале Frontiers in Artificial Environment.

«Здесь мы показываем, что можно создать альтернативный изоляционный материал из переработанной газеты и рисовой шелухи. Разработанный материал имеет конкурентоспособную теплопроводность по сравнению со многими природными и переработанными изоляционными материалами», — сказал доктор Накари Марин Кальво, исследователь Панамского технологического университета и первый автор статьи.

Рецепт из четырех ингредиентов

В сельских районах Панамы, где проводилось исследование, рисовая шелуха считается сельскохозяйственными отходами, которые обычно выбрасываются на свалки или сжигаются, что делает ее серьезной экологической проблемой. Для приготовления смеси шелуху измельчали. Затем была добавлена ​​целлюлоза, полученная из переработанной и измельченной газеты, а затем бура, которая сделала смесь устойчивой к грибкам и придала ей огнезащитные свойства. Все детали были склеены клеем.

Исследователи протестировали различные составы материалов, чтобы проверить поведение материала при использовании большего или меньшего количества рисовой шелухи. Первая смесь состояла из 14% газеты, 9% рисовой шелухи, 15% буры и 62% клея. В двух других композициях количество рисовой шелухи было увеличено, а количество газеты уменьшено. Количества буры и клея остались неизменными.

«Мы обнаружили, что результаты были одинаковыми для всех трех составов по значениям k, максимальным напряжениям и значениям прочности на сжатие», — сказал Марин Кальво.

Сочетание с другими натуральными материалами

Теплопроводность, также часто называемая коэффициентом k, описывает способность материала проводить тепло. Более низкое значение означает, что материал больше подходит для изоляции. Для протестированных составов значение k варьировалось в пределах 0,0409-0,04607 Вт на метр Кельвина (Вт/мК). Другие натуральные и переработанные изоляционные материалы имеют значения k в диапазоне от 0,027 до 0,1 Вт/м/К.

Предел прочности — это максимальное напряжение, которое материал может выдержать при растяжении, прежде чем сломаться. Испытания показали, что максимальное напряжение при среднем растяжении составляет от 1,31 до 1,76 МПа для трех составов. Материалы на основе картона, цемента и песка имеют схожие значения прочности на разрыв.

Полученные значения прочности на сжатие находились в диапазоне от 20,19 до 21,23 МПа. Прочность на сжатие описывает способность материала выдерживать сжатие. Полученные значения позволили исследователям проверить возможность использования разработанного материала в строительстве.

Помимо строительства

Исследователи отметили, что в будущем потребуются дополнительные исследования для подтверждения изоляционных свойств материала и того, как он справляется с климатом, отличным от высокой влажности Панамы.

«В рамках будущих исследований мы оцениваем деградацию разработанного материала в контролируемых условиях окружающей среды», — сказал Марин Кальво.

Дальнейшие исследования могут также включать другие конфигурации, такие как добавление длинных волокон, направленных в одном направлении, чтобы усилить поведение материала при растяжении.

«Мы можем сделать вывод, что этот материал также потенциально может быть использован в различных инженерных областях, включая производство легких компонентов, строительных панелей и экологически чистой упаковки», — заключил Марин Кальво.