Новый бетон

Исследователи из Колорадского университета (США) создали экологически чистую альтернативу бетону. Строительный материал представляет собой биоминерализованную гидрогелево-песчаную субстанцию, которая благодаря работе бактерий превращает песок в кирпичи. Причем материал такой же прочный, как и обычный бетон, говорится в статье, опубликованной в издании Matter.

Удивительное свойство этого материала заключается в том, что он живой, а значит, способен «размножаться»: кирпичи могут воспроизводить сами себя и, благодаря живущим в них бактериям, могут быть оснащены различными функциями.

Более того, при производстве «живого» бетона, в отличие от обычного, практически не выделяется CO2. Подсчитано, что около 6% глобальных выбросов CO2 приходится только на производство цемента, одного из компонентов бетона. Бактерии, которые работают в «живых» кирпичах, наоборот, абсорбирует парниковые газы.

Как это работает? Ученые взяли за основу бактерии рода Synechococcus, поместили их в питательную среду гидрогеля и смешали с песком. Гелеобразная масса обеспечивает их необходимыми для жизни веществами и влагой. Бактерии, получая питание из этой среды, растут и производят карбонат кальция, то есть идут процессы минерализации — подобно тому, как образуются раковины у мидий.

Как сообщают ученые, живой материал при правильных условиях может размножаться. Если разбить кирпич посередине, две половинки через некоторое время превратятся в два полноценных кирпича: цианобактерии «вырастят» из половинок два целых кирпича, если к каждой из них добавить песок, гидрогель и питательные вещества. Команде Челси Хеверана, руководителя проекта, удалось «вырастить» восемь кирпичей из одного «родительского». Причем «живой» материал так же прочен, как и обычный бетон. «Вы можете наступить на него, и он не сломается», — говорит Уилл Срубар, соавтор работы.

Однако есть одна существенная проблема: слишком сильная засуха ставит под угрозу выживание бактерий в материале. Задача ученых — найти баланс для обеспечения как структурной целостности материала, так и жизнеспособности микробов. Как выяснила команда Хеверана, при 30-процентной относительной влажности от 9% до 14% бактерий в материале были еще живы через 30 дней. «Это значительно больше, чем ожидалось», — подчеркивают исследователи. Цианобактерии были добавлены в цемент для ремонта трещин, но их выживаемость оказалась низкой — менее одного процента.

Регулируя температуру и влажность, можно переводить работу бактерий то в состояние покоя, то, наоборот, стимулировать их деятельность нажатием кнопки: «просыпаясь», они снова растут и могут, например, восстанавливать повреждения в конструкции здания.

«Живой» материал, считают авторы, имеет фантастический по масштабам применения потенциал: «Внедрение этих строительных материалов в жизнь может создать совершенно новую дисциплину с бесконечным числом возможных применений. Нет пределов творчеству». В частности, предлагают исследователи, можно было бы создать материал с биологической функцией — такой бетон мог бы улавливать наличие токсичных веществ в воздухе и поглощать их. И, безусловно, он пригодится в условиях с ограниченными запасами сырья — например, в пустыне или на Луне или Марсе. «В бесплодной среде такие строительные материалы очень хороши, потому что им для роста требуется в основном солнце, — говорит Срубар. — Я думаю, что однажды мы возьмем с собой на Марс не мешки с цементом, а биоорганизмы».

Источник: https://rg.ru/2020/01/17/zhivoj-beton.html

Данный текст опубликован на сайте https://expertportal.ru