Можно ли создать стену, которая будет сама себя ремонтировать? До недавнего времени это оставалось несбыточной мечтой, но нидерландскому ученому Хенку Джонкерсу удалось создать самовосстанавливающийся бетон. Необычные свойства биобетона обеспечивает биотехнология — использование особого вида бактерий.
Как микробиолог помог строителям
Джонкерса давно интересовала проблема прочности бетонных конструкций. Он обратил внимание на известный факт: хотя бетон со временем становится тверже, в его структуре возникают трещины. Их появление способствует просачиванию влаги, что приводит к целому ряду опасных явлений:
- нарушению герметичности стен, перекрытий и других конструкций;
- коррозии арматуры;
- снижению прочности;
- появлению колоний вредных микроорганизмов;
- нарастанию разрушительных процессов.
До того, как микробиологу удалось создать самовосстанавливающийся бетон, эти проблемы пытались решить путем пропитки конструкций особыми веществами. Но многие из них оказались не слишком полезными для здоровья, а некоторые требовали сложной технологии нанесения. Изобретение биобетона заняло более трех лет, но затраты времени полностью оправдались: материал оказался способен самостоятельно заращивать трещины.
Приручение бактерий
Бетон трудно назвать благоприятной средой для развития жизни. В нормальных условиях в его толще слишком мало питательных веществ и влаги. Команде микробиологов пришлось потратить немало усилий, чтобы найти организмы, которые способны выжить в искусственном камне. Вскоре их внимание привлекли бактерии, которые в процессе жизнедеятельности выделяют известняк. Осталось создать для них подходящие условия.
Палочковидные бактерии нуждаются в питании. Исследователи попытались ввести в бетон сахар. Но этот эксперимент провалился: ухудшились многие характеристики смеси. Альтернативой стал лактат кальция: микроорганизмы охотно употребляли его, а бетон оставался прочным.
Следующим шагом стал контроль за развитием колонии. Если бы процесс размножения бактерий в биобетоне продолжался постоянно, это бы привело к дополнительным проблемам. К тому же, при недостатке влаги бактерии могли быстро погибнуть. Джонкерс решил использовать свойство микроорганизмов впадать в спячку и пережидать неблагоприятные условия.
Для бактерий были созданы биорастворимые капсулы. Их можно было ввести в состав бетонной смеси без вреда для микроскопических помощников. Пока бетон остается сухим, бактерии спят. Но если в материале появляются трещины и в них просачивается влага, оболочка растворяется и микроорганизмы пробуждаются.
Потребляя лактат кальция, палочки производят известняк. Его слой постепенно становится все толще, пока трещина полностью не закроется. Самовосстанавливающийся бетон был протестирован. Трещины действительно закрылись, и материал вернул утраченную способность удерживать воду.
Перспективы использования биобетона
Изобретение нидерландского ученого открывает новые перспективы в строительстве бетонных домов. Здания, сооруженные из самовосстанавливающегося бетона, могут десятилетиями не нуждаться в ремонте. Заключенные в капсулы бактерии вместе с лактатом кальция вводятся в раствор во время замеса. При этом не требуется соблюдать сложный температурный режим или особым образом настраивать миксеры: микрокапсулы не повреждатся.
В спящем состоянии бактерии могут провести долгие годы. Для людей и животных они совершенно безвредны. Многие крупные строительные компании уже заинтересовались изобретением. Так что вскоре появятся коттеджные поселки и многоквартирные дома из биобетона. Технология будущего позволит создавать практически вечные постройки, а со временем, возможно, даже выращивать их на особом каркасе.