Biobeton

Beton to najpopularniejszy materiał budowlany na świecie. Używa się go dwukrotnie więcej niż drewna, aluminium, stali i plastiku razem wziętych. Na jego bazie holenderski mikrobiolog stworzył nowy rodzaj materiału (bioconcrete), który z pomocą bakterii potrafi sam się naprawiać.

Światowa produkcja betonu osiąga poziom około 2 mld m sześc. rocznie i odpowiada za 5 proc. przemysłowej emisji CO2 do atmosfery. Zapotrzebowanie na beton wciąż rośnie, a ostatnio pojawił się pomysł na to, aby był on bardziej wytrzymały i odporny na erozję, a w konsekwencji mniej szkodliwy dla środowiska. Potwierdziły to badania Henka Jonkersa z Uniwersytetu Technologicznego w Delft.

Na pierwszy rzut oka solidny jak skała i odporny na czas beton w rzeczywistości łatwo ulega mikropęknięciom. Gdy szczeliny stają się większe, do środka dostaje się wilgoć, co z kolei prowadzi do korozji zbrojenia. To jeden z głównych powodów, dla których inżynierowie używają często więcej stali, niż jest to konieczne. Pęknięcia można także usuwać konwencjonalnymi metodami, ale sprawa się komplikuje, jeśli uszkodzona powierzchnia znajduje się pod ziemią lub pod wodą. A gdyby tak betonowe budowle potrafiły się naprawiać bez naszej pomocy?

W 2006 r. Uniwersytet Technologiczny w Delft przystąpił do międzynarodowego programu badawczego mającego na celu stworzenie nowej generacji materiałów. Inspiracja przyszła ze świata przyrody, w którym nauka obserwuje liczne przykłady samouzdrawiających się organizmów. „Zdecydowałem się nie tylko na naśladowanie natury, ale również na jej bezpośrednie użycie” – podkreśla Henk Jonkers. Wynalazcy przyszły z pomocą bakterie. Zmieszane z cementową zaprawą okazały się brakującym ogniwem.

Ze względu na wysokie pH beton stanowi zdecydowanie nieprzyjazne środowisko dla mikroorganizmów. Tylko nieliczne z nich, tzw. alkalifile, mogą w nim przeżyć. Do swoich eksperymentów Jonkers użył więc dwóch gatunków bakterii z rodzaju Bacillus, które w uśpieniu potrafią przetrwać do dwustu lat i uaktywnić się w momencie pojawienia się uszkodzeń w materiale. Co się wtedy dzieje? Bakterie zaczynają produkować wapień, który wypełnia pęknięcia.

Sukces technologii z Delft opiera się na dokładnym przestudiowaniu potrzeb życiowych tych mikroorganizmów. Do wytworzenia wapiennych plastrów Bacillus niezbędne jest pożywienie. Jednym z wariantów było użycie w tym celu cukru, który jednak po wprowadzeniu do mieszanki sprawiał, że beton stawał się miękki. Ostatecznie Jonkers zdecydował się na mleczan wapnia, umieszczając go razem z bakteriami w specjalnych kapsułach zrobionych z biodegradowalnego plastiku. Kiedy w strukturze pojawiają się pęknięcia, przedostająca się przez nie woda otwiera kapsuły. Bakterie zaczynają się namnażać i dzięki specjalnemu pożywieniu wytwarzają kalcyt lub wapień.

Czy biobeton zrewolucjonizuje współczesne budownictwo? Holenderski wynalazek pozwala nie tylko na oszczędności w produkcji stalowego zbrojenia, ale także wydaje się szczególnie pożądany w konstrukcjach służących do przechowywania niebezpiecznych odpadów, których naprawa nie będzie już wymagała obecności człowieka. Inżynierowie z Delft pracują obecnie nad trzema produktami mającymi szansę wejść na rynek od przyszłego roku. Oprócz samonaprawiającego się betonu będą to specjalna zaprawa naprawcza oraz jej płynna wersja (przeznaczona do betonu jamistego, charakteryzującego się wysoką porowatością).

Innowacja Jonkersa to przykład zrównoważonego projektowania. Zdaniem wynalazcy kolejne sto lat należy do betonu, bo pozostanie on tanim materiałem budowlanym. Dzięki współpracy z naturą można jednak dla niego znaleźć trwalszą, bardziej ekologiczną alternatywę.

Udostępnij
Share on FacebookTweet about this on TwitterShare on Google+Email this to someone
Udostępnij
Share on FacebookTweet about this on TwitterShare on Google+Email this to someone

Najnowsze