"Живой" бетон: прорыв в технологиях строительства, который сам залечивает трещины
- Категория: Science story
- Дата: 19 июля 2025 г. в 20:20
- Просмотров: 49
Представьте, что бетон в домах и мостах умеет заживлять трещины, словно кожа на вашем теле. Именно над этим работает доктор Конгрюи Грейс Джин, изучая бетон, который восстанавливается сам благодаря микроорганизмам. Бетон – основа современной инфраструктуры, но он подвержен трещинам из-за времени и нагрузок. Даже небольшие трещины пропускают воду и воздух, вызывая ржавление и разрушение арматуры. Ремонт таких повреждений – дело затратное и сложное, особенно на мостах и автомагистралях.
Ученые давно пытаются использовать бактерии для автоматического восстановления бетона. Однако, большинство методов требуют постоянной подпитки бактерий извне. Доктор Джин отмечает это как главное препятствие: "Самовосстанавливающийся бетон на основе микробов изучается уже более 30 лет, но проблема в том, что ни один из существующих подходов не является полностью автономным. Бактериям постоянно нужны питательные вещества для производства "ремонтных материалов"".
Решение подсказала сама природа: лишайники – простые организмы из грибов и цианобактерий, выживающие за счет воздуха, света и воды. Команда Джин создала синтетический аналог, используя диазотрофные цианобактерии (поглощают углекислый газ и азот из воздуха) и нитчатые грибы (собирают ионы кальция и производят карбонат кальция – CaCO₃). Карбонат кальция – это минерал, который может заполнять трещины в бетоне, как природный цемент.
Микробный "тандем"
Ученые протестировали три комбинации микроорганизмов:
- Trichoderma reesei + Anabaena inaequalis
- T. reesei + Nostoc punctiforme
- T. reesei + A. inaequalis + N. punctiforme
Все три варианта успешно росли в лабораторных условиях, получая только воздух и свет, без добавления питательных веществ. Чтобы оценить эффективность работы микробов, команда использовала пять методов:
- Оптическая плотность: измеряет светопоглощение, показывая количество микроорганизмов.
- Сухой вес биомассы: определяет общее количество органического вещества, созданного микробами.
- Анализ резазурина: оценивает метаболическую активность, показывая, насколько активно "работают" микробы.
- Посев грибов на селективные среды: позволяет выделить и подсчитать количество грибов.
- Тест на фикоцианин: определяет состояние цианобактерий, оценивая их здоровье.
Результаты показали, что микробы в "парах" чувствовали себя лучше и работали продуктивнее, чем поодиночке. Они смогли формировать CaCO₃ даже в образцах бетона, что говорит о реальном потенциале технологии. Главное преимущество этого подхода – способность восстанавливать трещины без вмешательства человека. В будущем это может значительно снизить затраты на осмотр и обслуживание зданий и сооружений.
Социальный аспект
Доктор Джин также сотрудничает с социологами из Техасского университета A&M, чтобы понять, как люди относятся к использованию "живых" организмов в строительстве, а также изучить этические и юридические вопросы, связанные с этим. Исследование, финансируемое программой DARPA Young Faculty Award, объединяет биологию и инженерию для решения важной практической задачи.
Мнение редакции MSReview: Эта разработка – огромный шаг вперед в строительных технологиях. Самовосстанавливающийся бетон не только снизит затраты на ремонт и обслуживание, но и сделает инфраструктуру долговечнее и устойчивее к внешним воздействиям. Это открывает новые возможности для строительства надежных и экологически чистых зданий и сооружений.
- Комментарии