Самовосстанавлевающийся бетон от голландского микробиолога — биобетон, который сам себя «лечит»

✔ Архитектура

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.

По теме: WaterNest 100: автономный эко-дружественный дом на солнечных панелях - уютное "плавучее гнездышко"

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.

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».