3 Minutės
Mokslinis pagrindas: iššūkiai dėl betono ilgaamžiškumo
Betonas tapo nepakeičiama šiuolaikinės infrastruktūros statybos medžiaga, vertinama dėl tvirtumo, universalumo ir paprasto naudojimo. Tačiau civilinės inžinerijos ir medžiagų mokslų specialistai jau seniai susiduria su jo trūkumu – trapumu. Betonas pasižymi mažu tempiamuoju stipriu, todėl laikui bėgant dėl įtampos, klimato poveikio ar eksploatacijos gali atsirasti įtrūkimų. Šie plyšiai ne tik mažina konstrukcijų saugumą, bet ir trumpina pastatų bei infrastruktūros tarnavimo laiką, didina remonto kaštus ir padidina anglies dioksido pėdsaką statybų sektoriuje.
Savaime besitaisančio betono raida
Daugelį metų mokslininkai ieškojo sprendimų pagerinti betono ilgaamžiškumą ir sukūrė savaime atsinaujinančias medžiagas. Pradžioje buvo taikomi metodai, paremti mineralus išskiriančių bakterijų naudojimu įtrūkimams užpildyti. Nors šie sprendimai buvo perspektyvūs, jie reikalavo rankinio įsikišimo: bakterijoms būtina išorinė maisto medžiagų tiekimo sistema, kurią dažnai užtikrina techninės priežiūros darbuotojai, norint palaikyti jų aktyvumą ir efektyvumą betono remontui. „Mikroorganizmų pagrindu veikiantis savaime besitaisantis betonas jau daugiau nei tris dešimtmečius yra intensyviai tiriamas“, teigia dr. Congrui Grace Jin – inžinierė iš Teksaso A&M universiteto, kuri vadovauja naujausiems šios srities projektams. „Tačiau nė vienas iš dabartinių metodų nėra pilnai autonominis, nes mikroorganizmai nuolat reikalauja išorinių maisto medžiagų, kad galėtų generuoti remonto junginius.“
Inovacija: sintetinės kerpės leidžia visiškai savarankišką betono atsinaujinimą
Revoliucinis metodas, aprašytas naujame Nisha Rokaya iš Nebraskos-Lincolno universiteto ir dr. Jin atliktame tyrime, naudoja specialiai sukurtas sintetines kerpes. Skirtingai nuo bakterijomis grįstų sistemų, kerpės yra sudėtingi organizmai, sudaryti iš grybo ir fotosintezę atliekančių cianobakterijų ar dumblių simbiozės. Ši inžinerinė kerpė panaudoja cianobakterijas, kurios sugeria anglies dioksidą bei azotą tiesiai iš oro, o specifinis grybas pritraukia jonizuotą kalcį, skatindamas kalcio karbonato – tvirtos medžiagos, randamos kiaušinių lukštuose, kriauklėse, koraluose bei kreidoje – susidarymą.
Kaip sintetinės kerpės taiso įtrūkusį betoną
Kontroliuojamų laboratorinių tyrimų metu sintetinės kerpės sugebėjo savarankiškai kaupti didelius kalcio karbonato kiekius betono įtrūkiuose, efektyviai „suklijuodamos“ atskilusį betoną ir užkirsdamos kelią tolesniems pažeidimams. Tokio tipo savaiminis atsinaujinimas primena senovės romėnų praktiką, kurių ilgaamžiškas betonas išliko dėl natūralių gydomųjų procesų šimtmečių bėgyje. Priešingai nei bakterijų sprendimai, kerpėmis grįsta sistema visiškai savarankiška – organizmams nereikia išorinių maisto medžiagų, tad mažėja ir priežiūros kaštai, ir sudėtingumas.
Pasekmės ir ateities perspektyvos
Sėkmingas kerpėmis inicijuoto betono remonto demonstravimas žymi svarbų žingsnį į priekį tvarios statybos technologijose. „Rezultatai rodo, kad galima sukurti stabilias, savaime išsilaikančias fototrofinio-heterotrofinio pobūdžio sistemas nuolatiniam betono atstatymui“, pabrėžia tyrėjų komanda, „naudojant dviejų rūšių organizmų gebėjimus ir eliminuojant poreikį papildomiems išoriniams maisto šaltiniams.“ Nors ši technologija dar turi būti nuodugniai išbandyta – ypač esamų ar didelių įtrūkimų remonto atvejais – ji gali reikšmingai pailginti svarbiausių infrastruktūros objektų tarnavimo trukmę, mažinant neigiamą aplinkos poveikį, kurį lemia betono gamyba ir priežiūra.
Išvada
Gyvo betono, kuris savarankiškai atkuria savo įtrūkimus pasitelkiant sintetines kerpes, plėtra yra naujas proveržis pažangių statybinių medžiagų ir tvarios statybos srityje. Augant urbanizacijai ir infrastruktūros poreikiams visame pasaulyje, tokios inovacijos kelia ne tik pažangesnių, ilgaamžiškesnių miestų perspektyvą, bet ir prisideda prie klimato atžvilgiu atsakingos statybos praktikos ateityje.
Komentarai