Исследователи разработали новый строительный материал, похожий на бетон, который «живет». Он состоит из песка и желатина, которые благодаря работе бактерий превращаются в твердую массу. Результат такой же стабильный, как и обычный цементный раствор. Однако поистине захватывающим является то, что камни, изготовленные из этого материала, могут воспроизводить сами себя.
Бетон - это самый широко используемый строительный материал, который лежит в основе практически всех конструкций нашего современного мира: от мостов до зданий и туннелей. Но у материала есть и темная сторона: его никак нельзя назвать экологичным.
Микробы как строители
В поисках более экологически чистой альтернативы Челси Хеверан из Университета Колорадо в Боулдере и ее коллеги в настоящее время разработали захватывающий материал - своего рода живой бетон. Исследователи использовали крошечные организмы в качестве строителей. Цианобактерии, выполняющие фотосинтез, делают решающий шаг в производстве материала.
Для производства нового строительного материала требуются песок и гидрогель из желатина, в котором растут бактерии рода Synechococcus. Гелеобразная масса обеспечивает их питательными веществами и влагой. Основным моментом является то, что при определенных условиях эти бактерии производят карбонат кальция подобно тому, как мидии выращивают свои раковины.
Сделай два из одного камня
В результате микроорганизмы минерализуют желатин и постепенно связывают песок и гель вместе, образуя твердую массу. Как сообщают ученые, камень, изготовленный из этого материала, может воспроизводить себя сам.
Если разбить его посередине, две половинки превратятся в два полных камня. Для этого микробам нужно всего лишь получить дополнительный материал и питательные вещества. Таким образом из одного «родительского камня» в тесте можно было создать до восьми камней.
При производстве живого бетона практически не выделяется CO2. Вместо этого микробы даже потребляют парниковый газ в своей работе. По данным исследовательской группы, живой материал так же прочен, как и цементный раствор.
Структурно наиболее устойчивым является живой бетон, когда он полностью сухой. По этой причине ученые должны были найти точный режим для того чтобы микробы оставались живыми, а структура материала не нарушалась.
Как обнаружила команда Хеверана, до 30-процентной влажности выживало до 14 % бактерий в течение месяца. Известковые бактерии пробовали добавлять в сам цемент для ремонта трещин, но там сохранялось до 1 % живых микроорганизмов.
Перспективы применения
Регулируя температуру и влажность, Хеверан и ее коллеги могут переводить бактерии в сумеречное состояние или стимулировать их работать одним нажатием кнопки. В «спящем» виде материал более стабилен, когда бактерии «просыпаются», они снова растут и могут, например, восстанавливать повреждения конструкции здания.
Внедрение таких материалов в жизнь может изменить привычные технологии строительства.
Нет пределов творчеству
У ученых уже есть некоторые идеи о том, что можно сделать с их живым бетоном - материал с биологической функцией. Бетон мог бы регистрировать токсичные вещества в воздухе и поглощать их или указывать структурное повреждение с помощью флуоресценции.
Новый материал также может оказаться полезным в условиях ограниченного сырья, таких как пустыня или даже в полетах на Марс. В бесплодных землях такие материалы принесут большую пользу, потому что они в основном используют солнце для роста и требуют мало материала.
Но как тут не вспомнить наших предков, которые строили дома из навоза, кизяка, а строительный раствор, замешанный на яичных желтках, обеспечивал строению долгую жизнь.
