Öngyógyító beton: baktériumok forradalmasítanák az építőipart?

Az elmúlt évtizedekben a szakemberek sokat küzdöttek a betonszerkezetek repedéseinek és hibáinak javításával, ami igencsak időigényes és költséges feladat. Mintegy messiásként érkezett el hozzájuk a TU Delft csoport, akik azt kutatják, hogyan javítható a betonszerkezetek öngyógyító képessége kalcitkicsapó baktériumok használatával, és milyen feltételeket kell megteremteni ezeknek a baktériumoknak a szaporodásához.

Arról már korábban is írtunk, hogy ma már a víz után a beton a legszélesebb körben használt anyagunk: mindösszesen pár másodperc leforgása alatt a globális építőipar több, mint 15.000 kádnyi betont termel, és ez 2.8 milliárd tonnányi szén-dioxid levegőbe jutását eredményezi. Népszerű és nélkülözhetetlen alapanyag, azonban van egy nagyon nagy hibája: feszültség és terhelés alatt könnyen megrepedhet, és ha ezek a repedések túl naggyá válnak, az az épített elem mechanikai tulajdonságait, stabilitását veszélyezteti. 

A mérnökök sokszor a szükségesnél nagyobb mennyiségű acél vasalást használnak a betonszerkezeten belül annak érdekében, hogy megakadályozzák a repedések kiszélesedését.

Ez azonban drága megoldás, ráadásul közel sem fenntartható.

Fotó: 123RF 

Az úgynevezett kalcit-kicsapó baktériumok azonban sokat segíthetnek a helyes technológiák kifejlesztésében: segítségükkel ugyanis létrehozható egy olyan „öngyógyító” betonkeverék, amely képes kiküszöbölni az elmúlt évtizedek mérnöki problémáit. A folyamat megértéséhez tudnunk kell, hogy

a beton pH-értéke nagyon magas, ezért csak az úgynevezett alkalofil baktériumok képesek életben maradni benne – ezek felhasználhatóságát tesztelte a kutatócsoport.

Azokat a mikrobákat, amelyek pH optimuma 8 fölött van, alkalofil szervezeteknek nevezzük. Számos alkalofil baktérium viszonylag széles pH-tartományban növekedhet, ezért több alkalofil baktériumot vagy enzimeiket az iparban is hasznosítják. E szervezet hidrolitikus enzimei is adaptálódtak a környezet lúgosságához, ami lehetővé tette az ipari felhasználhatóságot – akár a papíripar akár a higiénia területén.  „Az alkalitoleráns szervezetek pH optimuma a neutrálishoz esik közel, de képesek a magasabb pH tartományok tolerálására is”- olvashatjuk a leírásokban.

A kifejlesztett bakteriális beton kiváló megoldást nyújthat például a veszélyes hulladékok föld alatti rögzítőelemeinek építésére,

hiszen az embereknek nem kell a közelükbe menniük a keletkező repedések javításához. Olyan akadályok leküzdését teszi lehetővé, amelyek nagymértékben megnehezítették a különleges rendszerek és szerkezetek fenntartását vagy komoly veszélyt jelentettek az azt végzők számára.

Fotó: 123RF

A kutatások középpontjában most az a kérdés áll, hogy miként lehet megteremteni a megfelelő körülményeket a baktériumok számára.

Hogyan érhető el a lehető legtöbb kalcit termelése, és hogyan optimalizálható a baktériumok táplálékelosztása?

A sokszor biobetonnak is nevezett alapanyagban a víz behatol a betonba, és „felébreszti” a baktériumspórákat, amik elkezdenek kalcitot termelni, és ez a folyamat kitölti a betonban keletkezett repedéseket.

A szakemberek szerint ez akár 40%-kal kevesebb vasbeton felhasználását is eredményezheti az építkezések során, ami jó hír, ugyanis rendkívül komoly környezetterheléssel jár a hagyományos technológiák alkalmazása.

A teljes képhez ráadásul az is hozzátartozik, hogy több európai állam – így például a hollandok is – célként rögzítették, hogy 2030-ra 50%-kal kell csökkenteni a széndioxid -kibocsátást, ami a betonmegállapodásban (Betonakkoord) foglaltak szerint is drasztikus változások elé állítja az építőiparban tevékenykedőket. 

A fenti módszeren alapuló Basilisk „biobeton” fejlesztései tehát lehetővé teszik a megrepedt beton okozta szivárgás és vasaláskorróziós problémák kiküszöbölését, jelentősen növelik az élettartamot, és figyelemreméltó lépéshez vezetnek a fenntarthatóság területein. Számos megvalósult projekt bizonyítja a fejlesztés relevanciáját és hatékonyságát: szennyvíztisztító telepek, buszsávok, parkolóházak és támfalak is épültek már ebből az „öngyógyító” betonból. 

Nyitókép: 123RF