Ученые разрабатывают новые строительные материалы, которые реагируют на окружающую среду и могут даже помочь улучшить ее. Группа ученых разработала «живой» бетон. Бактерии внутри него помогают формировать материал и увеличивать его количество. В процессе этот бетон всасывает парниковый газ из воздуха и накапливает его.
Бетон состоит из песка или камней и вяжущих веществ, таких как цемент, которые удерживают смесь. Ежегодно производятся миллиарды кубометров бетона. Это делает его одним из самых распространенных строительных материалов. Но весь этот бетон дорого обходится окружающей среде. При его производстве выделяется много углекислого газа.
Бактерии помогают изменить новый бетон. Микробы вытягивают углекислый газ из воздуха и используют его для строительства.
«В процессе они создают минерал, который помогает сделать новый бетон более жестким», — отмечает Вил Срубар — материаловед в Университете Колорадо в Боулдере.
По словам Срубара, бактерии зеленого цвета, которые они используют, делают бетон экологически более зеленым.
Команда смешала микробы с песком и желатином. Затем добавили питательные вещества, кальций. Исследователи выбрали цианобактерии (Sy-AN-oh-bak-TEER-ee-uh) в качестве своих микробов. По словам Срубара, они похожи на бактерии или зеленые водоросли, которые растут в аквариуме. Они питаются углекислым газом, используя его и свет, чтобы производить сахар, питающий их рост. Этот процесс известен как фотосинтез.
«Во время фотосинтеза микробы высасывают углекислый газ из воздуха. Этот процесс не высвобождает углерод. Он накапливает углерод в материалах», — объясняет Энн Мейер — синтетический биолог, она создает из бактерий материалы.
По мере того, как бактерии фотосинтезируют, они увеличивают pH смеси. Эта более простая среда вызывает образование небольших кристаллов карбоната кальция. Карбонат кальция — важный ингредиент цемента. Это делает новый бетон более прочным, когда он превращается в кирпичи и охлаждается. При охлаждении желатин также затвердевает, как и при приготовлении десертов на кухне.
Команда Срубара подумала, что если микробы смогут выжить в затвердевшем бетоне, они могут помочь в производстве материала для новых кирпичей. Чтобы проверить идею, они раскололи блок и расплавили его части. Они добавили в смесь больше питательных веществ — и бактерии выросли. С дополнительным количеством песка в смеси было достаточно организмов, чтобы построить два новых бетонных блока.
Затем команда превратила эту смесь в новую пару блоков. Расщепив, расплавив три раза, они сделали еще восемь кирпичей из потомков первоначальных микробов. Поскольку растущие бактерии помогают производить материал, этот бетон может быть изготовлен там, где он будет использоваться, отмечает Срубар.