Boulder-onderzoekers van de Universiteit van Colorado hebben een nieuwe benadering ontwikkeld voor het ontwerpen van duurzamere gebouwen met hulp van enkele van de kleinste aannemers die er zijn.

In een onderzoek dat op 15 januari in het tijdschrift zal verschijnen Materie , ingenieur Wil Srubar en zijn collega's beschrijven hun strategie voor het gebruik van bacteriën om bouwmaterialen te ontwikkelen die leven en zich vermenigvuldigen - en mogelijk een lagere ecologische voetafdruk opleveren, opstarten.

"We gebruiken al biologische materialen in onze gebouwen, zoals hout, maar die materialen leven niet meer', zei Srubar, een assistent-professor bij de afdeling Civiel, Milieu- en architectuurtechniek (CEAE). "We vragen:waarom kunnen we ze niet in leven houden en die biologie iets nuttigs laten doen, te?"

Je kunt deze micro-organismen nog niet kopen bij je plaatselijke Home Depot. Maar de onderzoekers zeggen dat hun vermogen om hun bacteriën in leven te houden met een hoog slagingspercentage aantoont dat levende gebouwen in de toekomst misschien niet al te ver weg zijn.

Dergelijke structuren kunnen, op een dag, hun eigen scheuren genezen, zuigen gevaarlijke gifstoffen uit de lucht of gloeien zelfs op commando.

"The sky is the limit voor onze creativiteit, ' zei Srubbar.

Hetzelfde geldt misschien niet voor de meer lijkachtige bouwmaterialen van vandaag, waarvan hij zei dat het duur en vervuilend kan zijn om te produceren:alleen het cement en beton maken dat nodig is voor wegen, bruggen, wolkenkrabbers en andere constructies genereren bijna 6% van de jaarlijkse uitstoot van kooldioxide in de wereld.

Srubar's oplossing:huur wat bacteriën in.

Vooral, hij en zijn collega's experimenteerden met cyanobacteriën die behoren tot het geslacht Synechococcus. Onder de juiste omstandigheden, deze groene microben absorberen koolstofdioxidegas om hen te helpen groeien en calciumcarbonaat te maken - het belangrijkste ingrediënt in kalksteen en, het blijkt, cement.

Om het productieproces te starten, de onderzoekers enten kolonies cyanobacteriën in een oplossing van zand en gelatine. Met de juiste aanpassingen, het calciumcarbonaat dat door de microben wordt geproduceerd, mineraliseert de gelatine die het zand aan elkaar bindt - en, zo, een baksteen.

"Het lijkt veel op het maken van knapperige rijstsnoepjes waarbij je de marshmallow harder maakt door kleine stukjes harde deeltjes toe te voegen, ' zei Srubbar.

Als een toegevoegde bonus, dergelijke stenen zouden daadwerkelijk koolstofdioxide uit de lucht verwijderen, niet terugpompen.

Ze zijn duurzaam, te. In de nieuwe studie ontdekte het team dat onder verschillende vochtigheidsomstandigheden, ze hebben ongeveer dezelfde sterkte als de mortel die tegenwoordig door aannemers wordt gebruikt.

"Je kunt erop trappen, en het zal niet breken, " hij zei.

De onderzoekers ontdekten ook dat ze hun materiaal konden laten reproduceren. Hak een van deze stenen doormidden, en elk van de helft kan uitgroeien tot een nieuwe steen.

Die nieuwe stenen zijn veerkrachtig:volgens de berekeningen van de groep ruwweg 9-14% van de bacteriekolonies in hun materialen waren na 30 dagen en drie verschillende generaties in baksteenvorm nog in leven. Bacteriën toegevoegd aan beton om zelfherstellende materialen te ontwikkelen, in tegenstelling tot, overlevingspercentages van minder dan 1% hebben.

"We weten dat bacteriën exponentieel groeien, " zei Srubar. "Dat is anders dan hoe wij, zeggen, 3D-print een blok of giet een baksteen. Als we onze materialen biologisch kunnen laten groeien, dan kunnen we op exponentiële schaal produceren."

Hij merkt op dat er nog veel werk aan de winkel is voordat dat gebeurt. De cyanobacteriën van het team, bijvoorbeeld, vochtige omstandigheden nodig hebben om te overleven - iets dat niet mogelijk is in meer droge gebieden van de wereld. Dus werken hij en zijn team aan het ontwikkelen van microben die beter bestand zijn tegen uitdroging, zodat ze levend en functioneel blijven.

Maar de mogelijkheden zijn groot. Srubar stelt zich een toekomst voor waarin leveranciers zakken vol met de gedroogde ingrediënten voor het maken van levende bouwmaterialen op de post kunnen doen. Alleen water toevoegen, en mensen ter plaatse konden beginnen met het groeien en vormgeven van hun eigen microbiële huizen.

"De natuur heeft ontdekt hoe je veel dingen slim en efficiënt kunt doen, "Zei Srubar. "We moeten gewoon meer opletten."