Биобетон – новый способ вертикального озеленения

Биобетон – новый способ вертикального озеленения

Голландский профессор-микробиолог Хенк Джонкерс (Henk Jonkers) из Делфтского технического университета изобрел способ, с помощью которого трещины в бетоне заделываются автоматически. «Мы изобрели биобетон — бетон, который «залечивает» себя сам, используя бактерии», — говорит ученый. В действительности, при изготовлении нового строительного материала в раствор заранее закладываются капсулы с микроорганизмами и питательной средой для них. При появлении небольших разломов и трещин в них проникает влага и «лечебные» капсулы растворяются, пробуждая бактерии ото сна. Продукт их жизнедеятельности — известняк заполняет трещины и восстанавливает целостность бетона.

Бетон — самый распространенный в мире строительный материал. Люди его начали использовать тысячелетия назад, еще со времен Древнего Египта (существует гипотеза о том, что Великая Пирамида Хеопса была построена из бетонных блоков). Секрет его популярности — простота изготовления, порочность и универсальность: его можно применять для строительства, и на суше, и под водой, с его помощью можно возводить здания самых разнообразных форм и назначений — небоскребов, мостов, стадионов и др. А с открытием железобетона, в состав которого входит железная арматура, делающая его еще крепче, архитекторы вообще потеряли всякий страх).

Но и у любого, самого прочного материала есть непреодолимый враг — время. Железобетон не исключение — с течением времени от трескается. В образовавшиеся полости проникает вода, она вызывает коррозию металла, а зимой замерзающий лед расширяет трещины. В результате, сооружения теряют первоначальную прочность, а для ее восстановления требуются дорогостоящие затраты на ремонт или реконструкция, а в отдельных случаях, выходом может быть только снос.

Работу над своим изобретением Хенк Джонкерс начал в 2006 году, после того, как к нему обратился инженер-строитель с предложением использовать природные микроорганизмы для создания самозаживляющегося бетона. Микробиолог взялся за решение задачи, но это было непросто — «ломать голову» ученому пришлось более трех лет. Проблема была в том, что бактериям необходимо как-то выживать в очень суровых условиях — плотная каменная среда, с отсутствием влаги (в идеале) и обилием щелочных соединений. Кроме того, бактерии не должны проявлять признаки жизнедеятельности годами, быть в «спячке» до тех пор, пока их не активизирует вода.

Выбор Джонкерса пал на бактерии рода бацилл (палочковидные бактерии, образующие внутриклеточные споры). Их отличительная особенность — способность выживать в агрессивной щелочной среде, а их споры могут находится в анабиозе на протяжении многих лет. Но при активации жизненных циклов бацилл им потребуется питание. Решением мог бы стать сахар — но он сделал бы бетон более «рыхлым», уменьшил его прочность. Много вариантов было просчитано, а оптимальным выбран лактат кальция (кальциевая соль молочной кислоты, применяется в пищевой промышленности в качестве пищевой добавки E327). В качестве герметичной емкости для бактерий решили использовать гранулы с оболочкой из биоразлагаемого пластика.

Читать еще:  Как правильно сочетать растения на клумбе по цветам

Бактерии самовосстанавливающегося бетона «просыпаются» с разрушением водой пластической оболочки капсул, начинают активно размножаться и поглощать запасы лактата кальция, образуя ремонтный материал — известняк. Процесс происходит в местах образования трещин, которые автоматически заделываются полученным известняком. Таким образом, дальнейшее разрушение бетона предотвращается без участия человека.

«Это удачное сочетание естественных и искусственных конструкционных материалов», — говорит Хенк Джонкерс. — «Природа безвозмездно снабжает нас множеством технических решений, в этом случае — бактерией, производящей известняк. Если мы сможет имплементировать ее в материалы, мы получим массу выгод. Я думаю — это прекрасный пример удачной «связки» природы и строительных технологий, образующей еще одну новую концепцию».

А вы что думаете по этому поводу? Дайте нам знать – напишите в комментариях!

Понравилась статья? Поделитесь ею и будет вам счастье!

Биотехнологии в строительстве. Как будем строить завтра?

Биологические технологии являются одним из основных общемировых направлений научно-технического прогресса, обеспечивающих прорыв к получению новых материалов, обладающих уникальными свойствами, которое представляет собой интегрированное использование биохимии, микробиологии и инженерных наук для обеспечения возможности технологического (промышленного) применения микроорганизмов.

Материалы, получаемые посредством биотехнологий имеют высокий инновационный потенциал и к настоящему времени уже востребованы во многих отраслях промышленности, в том числе и в строительной. Биотехнологии стали находить применение во многих технологических процессах получения строительных материалов – предварительной обработке сырья, производстве клеев, био-ПАВ строительного назначения и т.д.

ХХ столетие – время небывалого технического прогресса, изменившего образ жизни и мышления общества. В строительной отрасли ушедший век можно по праву назвать веком бурного развития технологии бетона и железобетона, а также других материалов на минеральных, органических, металлических и прочих вяжущих. Начиная с античных времен, и по сей день бетон, пожалуй, является одним из самых лучших строительных материалов, когда-либо созданных человеком для построения домов, мостов, дорог и других сооружений. Это объясняет его огромную популярность во всем мире. Главным недостатком материала является его хрупкость, что в результате износа приводит к возникновению трещин и повреждений, требующих дополнительного технического обслуживания.

Читать еще:  Какие лекарственные травы и растения собирают в мае (41 фото и описание)

Кроме того имеет место такой процесс, как биокоррозия, который приводит к разрушению бетона, вызванного заселением и развитием бактерий, грибов, актиномицетов. Как известно множество строительных материалов (бетон, кирпич, дерево и т.д.), потенциально являются благоприятной средой обитания для микроорганизмов (бактерий, грибов, лишайников и т.д.), что оказывает влияние как на прочностные, декоративные свойства материала, так и на срок их службы.

Идея создания строительного материала, который восстанавливается самостоятельно, еще недавно была из области фантастики, однако команда ученых Нидерландского Технического университета в Делфте разработала бетон, который может самовосстанавливаться благодаря особым бактериям внутри него.

Микробиолог Хенк Джонкерс, и исследователь бетона Эрик Шлаген, во время исследований подмешали в цемент некие бактерии, и через месяц они обнаружили, что три вида из этих бактерий все еще были жизнеспособными. Тогда ученые добавили в бетон безвредные бактерии под названием Bacillus genus, отличающиеся живучестью и приспособляемостью к любым температурным условиям, которые проявляют активность лишь тогда, когда дождевая вода попадает в трещины. Для регенерации материала эти бактерии используют лактат кальция (компонент молока), который ученые добавили в цемент. При добавлении воды происходит химическая реакция, во время которой образуется известняк. Именно он и заполняет все микротрещины.

Столкнувшись с нарастающей угрозой истощения природных ресурсов и коллапса мировой экосистемы, отношение человека к окружающей среде в некоторой степени меняться. Стали более популярны концепции «профилактики», а не «исправления» содеянного. К профилактическому средству против нарастающей экологической угрозы относится создание и использование на практике таких строительных материалов, которые приводят к максимальному снижению воздействия человека на окружающую среду.

Так, группа испанских исследователей во главе с Антонио Агуадо (Antonio Aguado) из Политехнического университета в испанской провинции Каталонии разработали принципиально новый строительный материал – биобетон, основное отличие которого от обычного заключается в том, что в его состав входят химические компоненты, позволяющие материалу сохранять все свои свойства в условиях прорастания в нем растений.

С его использованием здания можно превратить в настоящие вертикальные сады, поскольку в новом составе вместо обычного связующего вещества – портландцемента – используется фосфат магния, который не только отлично выполняет скрепляющие функции, но и обуславливает наличие кислотной среды, обеспечивающей благоприятные условия для прорастания и развития различных растений, таких как лишайники, мхи и т.п. Здесь они могут свободно расти, без какого-либо вреда для строительных конструкций, преображая при этом внешний вид домов и сооружений. При этом проросшие поверхности хорошо поддерживают процессы естественного очищения воздуха в загазованных мегаполисах.

Читать еще:  Сорта репчатого лука для выгонки на перо

К основным достоинствам данного биобетона специалисты относят: более высокие теплосохраняющие свойства, чем у обычного; высокие эстетические качества; наличие защитного слоя из растений в зданиях, построенных из биобетона, что создает особый микроклимат. В виду чего специалисты предсказывают необыкновенную популярность биобетона в будущем, особенно в высокоразвитых странах.

Выше уже говорилось о хрупкости бетона, поэтому в ситуациях, когда бетонное строение испытывает серьезные нагрузки, например, землетрясения, существует серьезный риск разрушения сооружения. Сегодня специалистами уже разработан способ укрепления зданий, расположенных в сейсмоопасных районах. Способ этот заключается в том, что придать большую устойчивость зданиям помогут специальные микроорганизмы, превращающие почву в бетон.

Профессор Карлос Сантамарина (Carlos Santamarina) из Технологического института Джорджии утверждает, что использование бактерий для преобразования почвы является одной из самых перспективных строительных технологий XXI века.

Технологию укрепления почвы с помощью живых микроорганизмов разработала группа ученых из Калифорнийского университета под руководством профессора Джейсона Дейона (Jason DeJong). Согласно проведенным исследованиям, бактерия Bacillus pasteuri, добавленная во влажную землю, способствует слипанию содержащихся в ней твердых частиц. Bacillus pasteurii обладают способностью повышать щелочность воды, в результате чего она начинает активно растворять кальций и карбонаты, соли угольной кислоты. В растворе они реагируют друг с другом, образуя кристаллы карбоната кальция: именно это вещество является цементом, который связывает частицы природного песчаника и строительного бетона – кристаллы карбоната кальция заполняют промежутки между песчинками и заставляют их слипаться друг с другом. Подобному грунту не страшны ни оползни, ни землетрясения.

Сегодня идет активный поиск различных новых альтернативных источников энергии. Микробиологи считают перспективными экологически безопасные, неиссякаемые и дешевые микробные топливные элементы. Принцип их работы основан на способности бактерий к перевариванию органики.

В этом направлении работает и группа исследователей Бристольского Университета Западной Англии (UWE), которая разрабатывает «умные кирпичи», представляющие собой специализированные биореакторы различного назначения. Основой каждого «кирпича» будут колонии микроорганизмов под названием микробные топливные элементы (MFC), способные в процессе жизнедеятельности разлагать органические или неорганические отходы и генерировать электричество. «Умные» кирпичи позволят стенам генерировать электричество, чистую воду и кислород.

Здания из таких «умных кирпичей» смогут не только поддерживать внутри оптимальную экологическую обстановку, но и обеспечивать себя различными видами энергии. Встроенные биореакторы будут компенсировать отклонения температуры, влажности, содержания углекислого и других газов, а также уничтожать различные органические и неорганические загрязнения.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector