虾壳被用来加固水泥

报告在水泥和混凝土复合材料，华盛顿州立大学和太平洋西北国家实验室的研究人员从废弃虾壳中提取几丁质的纳米晶体和纳米纤维，添加到水泥中。除了使材料更坚固，该团队发现，水泥的设定时间推迟了一个多小时，这有利于长距离运输和炎热天气下的混凝土工作。

加州大学戴维斯分校(University of California, Davis)的副教授索马耶·纳西里(Somayeh Nassiri)领导了华盛顿州立大学的这项研究，他说:“混凝土行业面临着减少水泥生产过程中碳排放的压力。”“通过开发这些提高混凝土强度的新型外加剂，我们可以帮助减少所需水泥的数量，并降低混凝土的碳排放。”

水泥生产约占工业能源消耗的15%，约占全球温室气体排放总量的5%。Nassiri在一份声明中说，材料的高消耗部分也是由耐久性的挑战造成的——混凝土很容易出现裂缝，必须经常修复或更换。

根据华盛顿州立大学的数据，全球渔业每年产生600万到800万磅的海鲜垃圾。华盛顿州立大学复合材料与工程中心的研究助理教授、该论文的通讯作者李辉(音译)说，大部分垃圾都被倾倒进了海里。

“在当今世界，通过循环经济来应对气候变化，我们希望尽可能多地利用废旧材料。一个人的浪费是另一个人的财富。”

螃蟹、虾和龙虾壳大约由20 - 30%的甲壳素组成，其余大部分是碳酸钙，这是另一种用于水泥的有用添加剂。在分子尺度上，几丁质有一组额外的原子——官能团——这使研究人员能够控制分子表面的电荷以及它们在水泥浆中的行为。

“能够控制表面的电荷是控制它们在水泥中的作用的重要部分。我们可以很简单地在几丁质上做到这一点，因为几丁质聚合物中的羧基，”威斯康星州立大学董事教授迈克尔·沃尔科特说，他是论文的通讯作者。

之所以能成功强化水泥浆体，是因为颗粒悬浮在水泥浆中的方式，以及它们与水泥颗粒的相互作用方式。

他说:“几丁质纳米颗粒足以排斥单个水泥颗粒，从而改变了系统内水泥颗粒的水化特性。”

当他们将处理过的几丁质纳米晶体添加到水泥中时，他们能够改善水泥的性能，包括其稠度、凝结时间、强度和耐久性。他们发现，混凝土的弯曲强度提高了40%，压缩能力提高了12%。

“这是非常重要的数字，”沃尔科特说。“如果你能减少使用量，获得相同的机械功能或结构功能，并将其使用寿命延长一倍，那么你就能显著减少建筑环境的碳排放。”

研究人员现在希望扩大工作规模，开始大规模生产添加剂。该研究还需要继续在混凝土尺度上实现在水泥膏体尺度上看到的相同水平的增强。