3 Minuten
Mokslinis pagrindas: Betono ilgaamžiškumo iššūkiai
Betonas yra nepakeičiama šiuolaikinės infrastruktūros statybinė medžiaga, išsiskirianti savo stiprumu, universalumu ir patogiu naudojimu. Tačiau jo trapumas – pagrindinė problema statybos ir medžiagų inžinerijoje. Betonas pasižymi mažu tamprumo stipriu, todėl laikui bėgant dėl apkrovų, aplinkos poveikio ar natūralaus dėvėjimosi jame atsiranda įtrūkimų. Tokie plyšiai ne tik mažina konstrukcijų saugumą, bet ir trumpina jų eksploatavimo laiką, sukelia brangų remontą bei didina anglies dioksido emisiją statybų sektoriuje.
Savaime besigydančio betono raida
Jau dešimtmečius mokslininkai ieško būdų išspręsti šią trūkumą ir kuria savaime besigydančias statybines medžiagas. Ankstyvieji bandymai dažnai rėmėsi bakterijomis, kurios gamina mineralus, užpildančius įtrūkimus. Nors tokie metodai žadėjo proveržį, jie priklausė nuo žmogaus įsikišimo: bakterijų aktyvumui užtikrinti reikėjo papildomų maisto medžiagų, kurias privalėjo pateikti priežiūros komandos. „Mikroorganizmų pagrindu kuriamas savaime besigydantis betonas intensyviai tiriamas jau daugiau nei tris dešimtmečius,“ – aiškina dr. Congrui Grace Jin, Teksaso A&M universiteto mechanikos inžinierė, vadovaujanti naujausioms inovacijoms. „Tačiau dabartiniai sprendimai neišsprendė autonomijos klausimo, nes nuolat reikalingos išorinės maisto medžiagos, kad mikroorganizmai galėtų tęsti betono taisymą.“
Inovacija: Sintetinės kerpės pateikia autonominį sprendimą
Naujausias tyrimas, kuriam vadovavo Nisha Rokaya iš Nebraskos-Lincoln universiteto ir dr. Jin, pasiūlė radikaliai naują metodą – į pagalbą pasitelkiamos specialiai sukurtos sintetinės kerpės. Kitaip nei bakterijų pagrindu veikiančios sistemos, kerpės yra sudėtiniai organizmai, susidarę iš grybų bei fotosintezę atliekančių cianobakterijų arba dumblių. Ši inžinerinė kerpė naudoja cianobakterijas, kurios iš oro pasiima anglies dvideginį ir azotą, o specialus pelėsis pritraukia kalcio jonus, taip skatindamas kalcio karbonato – natūralios, stiprios medžiagos, aptinkamos kiaušinių ir jūrų gyvūnų kriauklėse, kreidoje ar koraluose – formavimąsi.
Kaip sintetinės kerpės gydo betono įtrūkimus
Laboratoriniuose bandymuose sintetinės kerpės pademonstravo unikalų gebėjimą visiškai savarankiškai kaupti reikšmingą kalcio karbonato kiekį, užpildantį betono įtrūkius. Taip „suklijuojamos“ pažeistos dalys, nors ir be žmogaus įsikišimo, ir užkertamas kelias tolimesniam irimui. Šis savaime vykstantis procesas primena senovės romėnų betono technologiją, kurios ilgaamžiškumas iš dalies siejamas su natūraliu mineralų susidarymu per ilgą laiką. Skirtingai nuo ankstesnių bakterijų sistemų, kerpių sprendimas iš esmės yra visiškai autonomiškas – organizmams nereikia papildomų maistinių medžiagų, todėl ženkliai sumažėja priežiūros sąnaudos ir procesų sudėtingumas.
Pasekmės ir ateities perspektyvos
Sėkmingas kerpių pagrindu veikiančio betono remonto demonstravimas reiškia svarbų proveržį tvarios statybos technologijose. „Rezultatai rodo, kad galima sukurti stabilų, fototrofinį-heterotrofinį savaiminio betono remonto procesą“, – pažymi tyrėjų komanda, – „pasitelkiant dviejų rūšių tarpusavio sąveiką ir išsprendžiant papildomų maisto medžiagų poreikio klausimą.“ Nors šią technologiją dar reikia nuodugniai ištirti, ypač atsižvelgiant į didesnius ar jau esamus plyšius, ją panaudojus gali ženkliai padidėti infrastruktūros ilgaamžiškumas ir sumažėti aplinkos tarša, susijusi su betono gamyba bei remontu.
Išvada
Savaime besigydančio, gyvo betono su sintetinėmis kerpėmis atsiradimas – tai esminis žingsnis statybinių medžiagų ir žaliosios statybos srityse. Augant urbanizacijai ir infrastruktūros poreikiams visame pasaulyje, tokios inovacijos žada ne tik saugesnius, ilgaamžius miestus, bet ir padeda diegti klimato kaitai atsparias statybos praktikas ateities kartoms.
Kommentare