Građevinski sektor neprestano teži inovacijama koje će omogućiti bržu, jeftiniju i ekološki prihvatljiviju izgradnju. Jedna od najnovijih tehnologija u ovoj oblasti uključuje biocement - materijal koji nastaje uz pomoć bakterija i može se koristiti za stabilizaciju tla, popravku betonskih struktura i jačanje privremenih puteva. Međutim, dosadašnji izazov bio je gajenje ovih mikroorganizama na gradilištima, što zahteva specijalizovanu opremu i stručnost.
Ilustracija (Foto: PIxabay)
Naučnici su sada pronašli način da ovaj problem reše - smrzavanjem i sušenjem bakterija u prahu omogućavaju njihovu dugotrajnu upotrebu i jednostavnu primenu direktno na terenu.
Jedan od najvećih izazova u građevinarstvu jeste stabilizacija tla i dugotrajno održavanje betonskih konstrukcija. Rešenje bi moglo da dođe od mikroorganizma poznatog kao Sporosarcina pasteurii, koji proizvodi kalcijum-karbonat, prirodni cementni materijal.
Oglas
Ovaj proces funkcioniše tako što bakterije razgrađuju ureu, pri čemu nastaju amonijak i karbonati. Kada se doda kalcijum, dolazi do formiranja kalcijum-karbonata, koji deluje kao lepak između čestica peska i tla, stvarajući čvrstu strukturu. Na taj način moguće je stabilizovati rastresito zemljište, zatvoriti pukotine u betonu i poboljšati trajnost građevinskih materijala.
Do sada je problem bio što je za proizvodnju biocementa bilo neophodno uzgajati bakterije na licu mesta, što je zahtevalo posebne uslove i stručnjake za mikrobiologiju. Međutim, novi metod omogućava skladištenje bakterija u suvom obliku, što znači da se biocement može koristiti jednostavno - dodavanjem sastojaka iz kesice.
Od laboratorije do gradilišta: Kako funkcioniše novi metod?
Tim naučnika koji predvodi Maneesh Gupta osmislio je način da se bakterije očuvaju u stabilnom obliku, a inspirisale su ih metode koje se koriste u proizvodnji bioloških đubriva.
Bakterije su stavljene u različite rastvore i zatim izložene procesu smrzavanja. Testiranjem je utvrđeno da saharoza najbolje štiti mikroorganizme tokom ovog procesa.
Nakon smrzavanja, bakterije tretirane saharozom su osušene i spakovane u plastične kesice, gde su ostale žive najmanje tri meseca.
U laboratorijskim uslovima testirano je koliko su osušene bakterije efikasne u proizvodnji biocementa. U eksperimentima su korišćene kolone ispunjene peskom, sličnim onom u dečijim igralištima, kao i prirodnim peskovitim tlom.
Nakon višestrukog prskanja kalcijum-hloridom i ureom, bakterije su proizvele biocement, pri čemu su uzorci napravljeni od peska sa dečijeg igrališta pokazali veću čvrstoću u poređenju sa onima od prirodnog tla.
Testiranje na terenu: Biocement jača tlo u roku od 24 sata
Nakon uspešnih laboratorijskih eksperimenata, istraživači su sproveli i testove na terenu. Osušene bakterije su raspoređene na površinu tla na parcelama veličine jednog kvadratnog metra, a zatim su prskane rastvorima uree i kalcijum-hlorida.
Rezultati su pokazali da je u roku od 24 sata gornji sloj tla postao čvršći, čime je dokazano da su bakterije u suvom obliku i dalje funkcionalne.
Pored toga, testirane su PVC cevi napunjene peskom i zemljom, gde je primećeno da se čvrstoća materijala povećava sa većim količinama kalcijum-hlorida i uree. Ovi rezultati otvaraju mogućnosti za primenu biocementa u stabilizaciji tla za privremene puteve, vojne kampove i brze građevinske projekte.
Budući da su bakterije sada dostupne u praktičnom i lako primenljivom obliku, mogućnosti njihove upotrebe su znatno proširene. Naučnici smatraju da su potrebna dodatna istraživanja kako bi se optimizovala efikasnost metode i omogućila njena masovna primena u realnim građevinskim projektima.
Rad o ovom istraživanju objavljen je u časopisu ACS Applied Materials & Interfaces.
