Novi materijal rešava problem emisije ugljen-dioksida pri proizvodnji betona koristeći neobičnu radnu snagu: cijanobakterije. Ovi mikroorganizmi pomažu da se proizvode biocement u prirodnom procesu starom 3,5 milijardi godina.
Razvoj bakterija u specifičnim uslovima (Foto: Fraunhofer IKTS)
Poznato je da se pri proizvodnji betona oslobađa velika količina ugljenika. Prema podacima koje je izneo Scientific American, proizvodnja jednog kilograma betona donosi jedan kilogram ugljen-dioksida.
Ovo je posledica hemijskih reakcija potrebnih za samu proizvodnju, ali i sagorevanja fosilnih goriva neophodnih za velike peći u kojima se peče krečnjak, osnovni sastojak cementa koji čini osnovu betona. Ove peći dostižu temperaturu od 1.450°C.
Oglas
Čak 8% globalnih emisija ugljenika nastaje upravo tokom proizvodnje betona. On je drugi najkorišćeniji materijal na svetu, odmah iza vode, i teško je naći mu zamenu koja bi bila podjednako efikasna.
Ipak, naučnici se trude da sastav betona i njegovu proizvodnju učine ekološki prihvatljivijom.
Tako je razvijena tehnologija koja zamenjuje peći za krečnjak metodom nulte emisije ugljenika pomoću elektrolize, zatim je proučavana upotreba sode bikarbone za smanjenje emisije ugljen-dioksida, a isprobano je i dodavanje biouglja u cement.
Istraživači iz Nemačke napravili su alternativu betonu koja nije samo neutralna na ugljenik, već je i negativna. Oni su proučavali način na koji su strukture poznate kao stromatoliti nastajale u krečnjaku tokom više od tri milijarde godina. Taj proces su rekonstruisali u laboratoriji.
Cijanobakterije korišćene za pravljenje betona (Foto: Fraunhofer IKTS)
Napravili su bakterijske kulture od cijanobakterija, poznatih i kao plavo-zelene alge, omogućili im idealne izvore svetlosti i hranljivih materija kako bi optimizovali njihov rast i sposobnost fotosinteze.
Dodali su kalcijum hlorid i druge izvore kalcijuma kako bi bakterije započele mineralizaciju i kreirale strukture slične stromatolitima. U ovu smešu su dodali hidrogelove i druge punioce poput peska, slično kao što se agregati dodaju u cement da bi se stvorio beton. Na kraju su u smesu upumpali ugljen-dioksid kako bi podržali proces rasta.
Vođa projekta Matthias Ahlhelm iz Fraunhofer Instituta za keramičke tehnologije i sisteme IKTS navodi da čvrsta struktura ostaje porozna tokom procesa pa svetlost, koja podstiče vezivanje ugljen-dioksida kroz mineralizaciju krečnjaka, nastavlja da ulazi unutra.
Po potrebi se proces može zaustaviti uklanjanjem izvora svetlosti, vlage ili promenom temperature. U tom slučaju bakterije umiru, a u materijalu nema toksičnih supstanci. Gasovi staklene bašte zadržavaju se u samoj strukturi.
Materijal ostaje porozan i svetlost podstiče vezivanje ugljen-dioksida (Foto: Fraunhofer IKTS)
Ovako dobijeni materijal pogodan je za izlivanje u kalupe ili rešetkaste strukture kako bi se napravile cigle ili građevinski materijal drugih oblika. Još jedna prednost je što se može se ekstrudirati ili koristiti pri 3D štampanju, a može se nanositi i prskanjem.
Istraživači sada nameravaju da povećaju proizvodnju ovog materijala i učine ga još "zelenijim". Uvereni su da bi mogli da upotrebe ugljen-dioksid iz industrijskih zagađivača ili dobiju kalcijum iz otpada koji nastaje u rudnicima.
