Το βακτηριακό «αίμα» θα μπορούσε να θεραπεύσει ρωγμές στο σκυρόδεμα

Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο Drexel πειραματίζονται με την εμβάπ

τι

ση του σκυροδέματος με ζωντανούς οργανισμούς για να παρατείνουν τη διάρκεια ζωής του δομικού υλικού. Και παρόλο που η νέα προσέγγιση βασίζεται σε

τεχνολογία

αιχμής, η υποκείμενη στρατηγική μηχανικής προέρχεται από το ανθρώπινο

σώμα

.

Το σκυρόδεμα είναι δεύτερο μόνο μετά το νερό ως

υλικό με τη μεγαλύτερη κατανάλωση

στη Γη—ένα ιδιαίτερα προβληματικό στατιστικό στοιχείο, δεδομένων των τεράστιων εκπομπών άνθρακα από τη διαδικασία παρ

αγωγή

ς του. Μια σειρά από πολλά υποσχόμενες, πράσινες ενημερώσεις για το δομικό υλικό χιλιετιών βρίσκονται ήδη στα σκαριά, αλλά μια άλλη οδός για τη μείωση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων του σκυροδέματος είναι η παράταση της μακροζωίας του. Ανάλογα με το περιβάλλον, το σκυρόδεμα μπορεί να αρχίσει να αποδυναμώνεται και να διασπάται μόλις 50 χρόνια μετά την πήξη. Η καθυστέρηση αυτής της υποβάθμισης χρησιμοποιώντας εγγενείς μηχανισμούς επισκευής σε πραγματικό χρόνο θα μπορούσε να προσφέρει έναν σταθερό τρόπο για να αξιοποιήσετε περισσότερο το υλικό.

[Related:


Dirty diapers could be recycled into cheap, sturdy concrete


.]

Όπως αναλύεται σε μια νέα

εργασία

που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο


Κατασκευές και Οικοδομικά Υλικά


, μια ομάδα ερευνητών μηχανικής στο Πανεπιστήμιο Drexel ανέπτυξε ένα νέο πολυμερές “BioFiber” επικαλυμμένο με υδρογέλη που έχει εγχυθεί με βακτήρια, όλα μέσα σε ένα περίβλημα που ανταποκρίνεται στη ζημιά πάχους μισού χιλιοστού. Το BioFiber στη συνέχεια διατάσσεται σε στρώματα μοτίβων πλέγματος καθώς χύνεται το σκυρόδεμα, χρησιμεύοντας ως ενισχυτικό πρόσθετο με τον τρόπο που οι κατασκευαστές χρησιμοποίησαν άχυρο ή τρίχες αλόγου για να ενισχύσουν τα τούβλα για χιλιετίες. Φυσικά, αυτές οι ενισχύσεις μπορούν να κάνουν μόνο τόσα πολλά – αλλά όταν οι BioFibers της ομάδας αρχίζουν να παραπαίουν είναι όταν λάμπουν πραγματικά.

«Στο δέρμα μας, στον ιστό μας [repairs] φυσικά μέσω της πολυστρωματικής ινώδους δομής εμποτισμένης με το αυτο-θεραπευόμενο υγρό μας – το αίμα», δήλωσε ο Amir Farnam, αναπληρωτής καθηγητής στο Κολέγιο Μηχανικών του Drexel και επικεφαλής της έρευνας.

Πανεπιστημιακό προφίλ 8 Δεκεμβρίου

. «Αυτές οι BioFiber μιμούνται αυτήν την ιδέα και χρησιμοποιούν βακτήρια που παράγουν πέτρες για να δημιουργήσουν σκυρόδεμα που ανταποκρίνεται στη βλάβη, ζωντανό, αυτοθεραπευόμενο».

Μέσα σε κάθε BioFiber υπάρχει μια κρυφή μνήμη

Lysinibacillus sphaericus

στην λανθάνουσα, ενδοσπόρια μορφή τους. Γενικά, που βρίσκονται στο έδαφος, τα βακτήρια υφίστανται μια διαδικασία γνωστή ως κατακρήμνιση ανθρακικού ασβεστίου που προκαλείται από μικροβία – βασικά, δημιουργεί μια ουσία που μοιάζει με βράχο καθώς καταναλώνει τα θρεπτικά συστατικά του.

Αυτό θα μπορούσε να είναι ιδιαίτερα βολικό εάν τα βακτήρια μπορούσαν να βρεθούν κοντά, για παράδειγμα, σε μια νεοσχηματισμένη ρωγμή μέσα σε ένα συγκεκριμένο, δημοφιλές δομικό υλικό. Αφού οι BioFibers της ομάδας σπάσουν από το στρες, το νερό από το εξωτερικό περιβάλλον τελικά βρίσκει το δρόμο του στο σκυρόδεμα, όπου έρχεται σε επαφή με τα ενδοσκοπικά βακτήρια. Αυτό στη συνέχεια ενεργοποιείται

Lysinibacillus sphaericus

, το οποίο αρχίζει να σπρώχνεται προς τα έξω και προς τα πάνω προς την επιφάνεια—όλα ενώ αρχίζει η προκαλούμενη από μικροβιακά κατακρήμνιση ανθρακικού ασβεστίου. Αυτό το ανθρακικό ασβέστιο γεμίζει στη συνέχεια τις εν λόγω ρωγμές, όπου σκληραίνει σε φαινομενικά μια ψώρα από τσιμέντο, πολύ όταν το αποξηραμένο αίμα καλύπτει και προστατεύει μια τομή. Σε πρόσφατες δοκιμές, το σκυρόδεμα «θεραπεύτηκε» μέσα σε δύο ημέρες.

Αν και οι ερευνητές πρέπει ακόμα να κατανοήσουν καλύτερα και να ελέγξουν τον χρόνο επισκευής του εμποτισμένου με BioFiber υλικού, τα αυτοθεραπευόμενα υλικά μπορεί μια μέρα να συμβάλουν στη μείωση της ανάγκης για πρόσθετο σκυρόδεμα που κοστίζει για το κλίμα.