Наука всегда была и остается импульсом для совершенствования производственных процессов, оборудования, технологий и материалов. Если ещё десять лет назад при создании стройматериалов приоритет отдавался синтетике, то сегодня благодаря должному вниманию к окружающей среде и осознанию важности экологичности применяемого сырья, ученые больше интересуются биотехнологиями. Создать бетон, способный к самостоятельной регенерации — отличная идея.
Актуальность
Возведение фундамента, стен и перекрытий чаще всего не обходится без использования бетона. Он обладает массой достоинств, однако не выдерживает воздействий частых температурных колебаний. Возникающие в холодное время года микротрещины заполняются водой, которая имеет свойство замерзать при минусовых температурах. С переходом влаги в состояние льда щели внутри бетона увеличиваются в объеме. В течение зимы такие превращения происходят не один раз, провоцируя постепенное разрушение бетона. Помимо этого, сквозь трещины вода проникает к арматуре, становясь причиной коррозионной деструкции металла.
Так бетонные конструкции постепенно теряют прочность и герметичность, становятся благоприятным местом для развития опасных микроорганизмов. В связи с этим, возникает необходимость организации ремонта эксплуатируемых конструкций, что требует затраты немалых ресурсов.
Для повышения эффективности использования бетона строители всеми силами стараются препятствовать процессу водной эррозии. Был изобретен ряд специальных пропиток, способных сохранить возводимые конструкции. Однако ни одна из их разновидностей не может похвастаться абсолютной безопасностью для здоровья человека и 100% гарантией защиты конструкций.
Разработки Делфтских исследователей
Ученые технического университета города Делфта (Голландия), стремясь помочь ликвидировать факторы растрескивания бетона и найти способ возвращения целостности его поверхности, предложили призвать бактерии на службу восстановления.
Около двух десятков лет пытливые умы разрабатывали этот материал. Главной целью их исследований был подбор типа бактерий, которые будут сохранять свою жизнеспособность в бетоне, находить там источник питания. А продуктами жизнедеятельности этих микробов, по предположениям ученых, будут заполняться образующиеся микротрещины. Накопленный биоматериал должен стать препятствием для проникновения влаги в эрозионные щели и остановить дальнейшее увеличение их размеров.
Суть технологии самовосстановления бетона
Микробиологу Хенку Джонкерсу и инженеру-микромеханику Эрику Шлагену в результате опытного отбора удалось найти подходящих микроорганизмов. Для получения биобетона исследователи помещают споры представителей вида Bacillus на обычный бетон. Бактерии пребывают в латентном состоянии до момента попадания в трещины дождевой воды. В условиях влажной среды эти микроорганизмы переходят в активную фазу жизнедеятельности.
Питаясь введенными в состав бетона гранулами лактата кальция (компонента молока), бактерии перерабатывают его, выделяя известковый продукт — кальцит. Это вещество за счет вяжущих свойств заполняет образующиеся в бетоне трещины, восстанавливая целостность поверхности.
Эксперты считают основной проблемой данного инновационного материала сохранение регенеративных свойств бактерий в ходе процесса смешивания ингредиентов. В принципе технология проста: капсулы со спорами бактерий и необходимым количеством лактата кальция добавляются в раствор при осуществлении замеса. Такая нехитрая манипуляция не требует соблюдения особого температурного режима или специальных настроек миксера. Вероятность повреждения микрокапсул практически нулевая в связи с тем, что ученые придумали защищать их особым веществом. Производство этой «брони» пока сопровождается значительными издержками, что увеличивает себестоимость биобетона. Однако ученые всерьез намерены найти способ снизить затраты на внедрение инновации в строительную практику.
Эффективность работы бетонорегенерирующих бактерий
Испытания биобетона в лабораторных условиях прошли успешно. Кальцитопродуцирующие бактерии помогают «заживить» трещины размером 0,2—0,5 мм. Хотя строительные нормативы не считают появление подобных микрощелей критичным, однако под воздействием влаги и температурных скачков даже они способны приобрести опасные размеры.
Кроме того, исследователи обнаружили замечательную особенность поверхности «биологического» бетона. Имея наполовину «живой» состав, она может стать питательной средой для проращивания некоторых микроскопических мхов и лишайников, которые с радостью будут питаться фосфатом натрия, входящим в состав материала. Как знать, возможно благодаря внедрению в практику биобетона возводимые из него здания в городах приобретут зелёный цвет за счет растущих на их стенах растений.
Перспективы биобетона
Период практических испытаний биобетона вероятно займет некоторое время, в течение которого будет тестироваться устойчивость бактерий и результативность работы их выделений в условиях применения на различных типах конструкций.
Изобретение этого материала открыло новые перспективы в области строительства бетонных сооружений. Дома из самовосстанавливающегося материала не будут требовать ремонта. Перспективная технология может послужить началом создания практически вечных построек, что побудило ряд крупных строительных компаний проявить интерес к этой инновации.Возможно уже через пару лет биобетон поступит в продажу, и строительная отрасль с этого момента перестанет быть прежней.
