W niedawnych badaniach odkryto, że bakterie można wykorzystać do tworzenia żywych elementów budulcowych, które ożywiają struktury. Świat zmaga się z różnymi problemami środowiskowymi, takimi jak globalne ocieplenie i zanieczyszczenie, dlatego pojawia się dyskusja o zrównoważonych budynkach. Ostatnio prowadzi się wiele badań nad rozwojem „żywych materiałów” dla budynków, które mogą łączyć biologię, polimery i chemię cementu, aby stworzyć materiały biomimetyczne inspirowane naturą i mogące pomóc w walce ze zmianami klimatu.
Czym są żywe materiały budowlane?
Żywe materiały budowlane są również znane jako biologiczne materiały budowlane, w których w produkcji materiału biorą udział mikroorganizmy. W tym procesie bakterie lub inne drobnoustroje działają jak mini-fabryki, które wytwarzają materiały budowlane, które mogą żyć, namnażać się, leczyć pęknięcia, a także absorbować szkodliwe toksyny z powietrza. Zauważ, że chociaż drewno jest materiałem biologicznym, nie jest żywe.
Jak żywe materiały budowlane mogą zwalczać zanieczyszczenia?
Główną funkcją tych materiałów jest zastępowanie konwencjonalnych budynków, które uwalniają emisje dwutlenku węgla. Według badań cement jest najczęściej stosowanym materiałem budowlanym i jednym z największych źródeł zanieczyszczeń przemysłowych. Dlatego jeśli cement można zastąpić żywymi materiałami budowlanymi, może to pomóc w zmniejszeniu wpływu branży budowlanej na środowisko.
W jaki sposób natura zainspirowała rozwój tego materiału?
Naukowcy czerpią inspirację z rozwiązań natury i organizmów, takich jak koralowce, które wydzielają wapień. Jednym z najlepszych przykładów są rafy koralowe, które tworzą kolonie polipów koralowych, które są utrzymywane razem przez węglan wapnia. Natura odkryła, jak robić wiele rzeczy w sprytny i skuteczny sposób, po prostu musimy zwracać większą uwagę, a potem przenosić to na materiały budowlane online jako takie.
Jak powstają żywe materiały budowlane?
Różni naukowcy już eksperymentowali z sinicami należącymi do rodzaju Synechococcus, aby stworzyć bloki budulcowe o różnych kształtach. Są to organizmy fotosyntetyczne, które wykorzystują dwutlenek węgla, światło słoneczne i wodę do wzrostu i produkcji materiału budowlanego. W ten sposób ten nowy wynalazek odegra kluczową rolę w pochłanianiu węgla z atmosfery i łagodzeniu zmian klimatycznych.
Kolonie cyjanobaterii wprowadza się do roztworu piasku i żelatyny. W odpowiednich warunkach te drobnoustroje pochłaniają dwutlenek węgla, który pomaga im rosnąć i wytwarzać węglan wapnia lub wapień. Zachodzi reakcja chemiczna, dzięki której węglan wapnia mineralizuje żelatynę i wiąże się z piaskiem tworząc biocement lub mikrobeton będący twardą żywą cegłą.
Najciekawszą częścią tego procesu jest to, że żywa cegła może się rozmnażać w idealnych warunkach i wyrastać na nową cegłę. Dlatego jeśli te materiały mogą rosnąć biologicznie, można je wytwarzać wykładniczo. Jednak jedną z głównych wad jest to, że żywe materiały budowlane potrzebują wilgotnych warunków do przetrwania i nie mogą się rozmnażać w suchym klimacie.