Betonul, materialul esențial care susține infrastructura lumii moderne, este lăudat pentru durabilitatea și adaptabilitatea sa în numeroase aplicații.
Totuși, prezintă și puncte slabe. Una dintre cele mai importante provocări pentru cercetători este fragilitatea sa structurală – mai ales atunci când este supus forțelor de întindere. În aceste condiții, betonul este predispus la apariția fisurilor, ceea ce poate compromite stabilitatea și longevitatea construcțiilor.
Însă o nouă abordare revoluționară, dezvoltată de o echipă de la Universitatea Texas A&M, condusă de inginerul mecanic Congrui Grace Jin, promite să schimbe această realitate prin crearea unui beton capabil să se vindece singur, exploatând puterea ingenioasă a unui „lichen sintetic”.
„Betonul autoreparator mediat de microbi a fost intens studiat,” explică Jin, „dar suferă încă de o limitare importantă – niciuna dintre abordările actuale nu este complet autonomă, deoarece necesită o aprovizionare externă cu nutrienți pentru ca agenții de vindecare să producă continuu materiale de reparație.”
De exemplu, în cazul betonului cu bacterii, este adesea nevoie de intervenție umană, cum ar fi pulverizarea manuală a nutrienților, pentru a stimula microorganismele să sigileze daunele.
Lichenii nu sunt organisme singulare, ci exemple de mutualism obligatoriu, o simbioză strânsă între o ciupercă (fung) și o algă sau cianobacterie.
Cercetătorii au proiectat un „lichen sintetic” specializat, combinând cianobacterii capabile să fixeze dioxid de carbon și azot direct din atmosferă (producându-și astfel propria hrană prin fotosinteză) cu o ciupercă filamentoasă selectată pentru capacitatea sa de a atrage ioni de calciu și de a promova precipitarea unor cantități mari de carbonat de calciu. Această substanță minerală este aceeași care formează cochiliile marine, coralii, creta și cojile de ouă.
În testele de laborator, acest lichen sintetic, integrat în beton, a demonstrat o capacitate remarcabilă de a repara fisurile. Atunci când o fisură apare, condițiile permit lichenului să se activeze și să depună carbonat de calciu, „lipind” practic fisura la loc și prevenind extinderea acesteia. Mecanismul nu este fundamental diferit de cel al faimosului beton roman antic, ale cărui proprietăți de autovindecare se bazau pe reacții chimice ce produceau, de asemenea, carbonat de calciu pentru a umple golurile.
Diferența crucială și inovația majoră a acestei noi abordări constă în autonomia completă a sistemului. Spre deosebire de betonul cu bacterii, lichenul sintetic nu trebuie „hrănit” sau îngrijit de oameni. Cianobacteriile produc nutrienții necesari prin fotosinteză, iar fungul realizează procesul de mineralizare. Sistemul este, așadar, complet autosustenabil, atâta timp cât are acces la lumină și la elementele de bază din atmosferă, relatează GadgetReport.ro.
„Rezultatele au demonstrat potențialul de a crea un sistem fototrofic-heterotrofic stabil pentru repararea autosusținută a betonului,” scriu cercetătorii, „utilizând simultan capacitățile a două specii și eliminând nevoia de aprovizionare exogenă cu nutrienți.” Un sistem fototrofic (precum cianobacteriile) își produce energia din lumină, în timp ce unul heterotrofic (precum fungul) consumă materie organică – în acest caz, produsă de partenerul său simbiotic.
Deși tehnologia necesită investigații suplimentare – următorul pas fiind testarea eficienței lichenului asupra fisurilor preexistente – ea deschide calea către o îmbunătățire radicală a duratei de viață a unui material vital pentru infrastructura globală.
