Когда речь заходит о материалах с огнестойкими свойствами, опилки обычно не рассматриваются в первую очередь. Однако специалисты разработали способ использовать их совместно с минералом, который часто встречается в составе почечных камней.

Этот минерал — струвит, представляющий собой кристаллический, бесцветный аммоний магния фосфат, известный своими огнезащитными характеристиками. Несмотря на это, струвит отличается хрупкостью и требует добавления других компонентов для повышения прочности.

В качестве такого компонента были выбраны опилки, которые образуются как отходы лесной и деревообрабатывающей промышленности. Обычно их сжигают для получения энергии или утилизируют на свалках.

Ранее предпринимались попытки комбинировать опилки со струвитом для создания огнестойких панелей, пригодных для внутренних перегородок зданий. Однако способ кристаллизации струвита затруднял прочное соединение с древесными частицами.

Исследователи из швейцарских университетов ETH Zurich и Empa, а также Политехнического университета Турина, нашли решение этой задачи. С помощью фермента, полученного из семян арбуза, удалось контролировать процесс кристаллизации струвита из водной суспензии минерального прекурсора — ньюберита. В результате образовались крупные кристаллы, которые заполнили промежутки между частицами еловых опилок, обеспечив прочное соединение материала.

Полученные панели прессовали в формы в течение двух дней, затем извлекали и сушили при комнатной температуре. Испытания показали, что панели обладают большей прочностью на сжатие перпендикулярно волокнам по сравнению с исходной древесиной ели.

Материал также продемонстрировал высокую огнестойкость благодаря струвиту. При нагревании минерал разлагается с выделением водяного пара и аммиака. В ходе этого процесса струвит поглощает тепло из окружающей среды, создавая охлаждающий эффект. Кроме того, выделяются негорючие газы, которые вытесняют воздух, уменьшая доступ кислорода к огню и способствуя быстрому обугливанию панели, что снижает её воспламеняемость.

Первичные испытания показывают, что панели обеспечивают уровень огнезащиты, сопоставимый с цементно-стружечными плитами, но при этом имеют меньший вес.

В отличие от цементных плит, которые обычно утилизируются после сноса зданий, панели на основе струвита можно перерабатывать. Для этого материал измельчают, нагревают до 100°C, отделяют опилки и вновь осаждают ньюберит для повторного использования.

Результаты исследования опубликованы в журнале Chem Circularity.