Разработан "живой" бетон с бесконечным потенциалом применения
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".