Современная альтернатива бетону впитывает углерод и самовосстанавливается

Дешевый и простой в изготовлении, бетон является излюбленным строительным материалом во всем мире, ежегодно используется 30 миллиардов метрических тонн. Но на долю цементной промышленности приходится 7 процентов глобальных выбросов углерода, что подстегивает исследовательскую гонку по разработке более устойчивых строительных материалов, будь то более экологичный бетон или улучшенные древесные материалы.

Теперь команда из Вустерского политехнического института создала прочный материал, похожий на бетон, который впитывает углекислый газ из воздуха при производстве и впоследствии самостоятельно заживает, если образуются трещины. По словам профессора гражданского, экологического и архитектурного строительства Нимы Рахбар, соавтора статьи, опубликованной в журнале Matter, 27 кубических футов нового материала сохраняют 8 килограммов углекислого газа, в то время как тот же объем бетона выделяет более 180 килограммов парникового газа.

Существует несколько технологий углеродно-отрицательных строительных материалов, которые могут поглощать больше углекислого газа, чем выделяется при их производстве. Одна из них - конопляный бетон, углеродно-отрицательный композит из волокон конопли и клееподобного связующего вещества. Другой вариант - строительные материалы, пропитанные живыми бактериями, которые могут поглощать углекислый газ и образовывать химические соединения, укрепляющие материал и даже заполняющие крошечные трещины.

Новая работа является примером такого инженерного живого материала. Только здесь исследователи используют биологический фермент, который управляет химическими реакциями внутри красных кровяных телец. Фермент, называемый карбоновой ангидразой, смешивают с водой, песком и полимером. Фермент вступает в реакцию с углекислым газом и ионами кальция в воде, образуя кристаллы карбоната кальция, которые связывают частицы песка и полимера вместе, образуя композитный строительный материал.

Если в материале появляются трещины, фермент начинает действовать и поглощает углекислый газ из воздуха, чтобы произвести больше карбоната кальция и самовосстановиться. Материал может восстанавливать свою прочность до шести раз. Процентное содержание ферментов в материале минимально, поэтому его производство в больших масштабах должно быть экономически выгодным.

Лабораторные эксперименты показали, что прочность материала на сжатие - показатель того, какую нагрузку он может выдержать - "более чем в два раза превышает минимально допустимую для цементного раствора и других альтернативных строительных материалов", - говорится в статье исследователей.

Для производства материала не требуется высокая температура, как для цемента и кирпича, что значительно снижает его углеродный след. Кроме того, его не нужно отверждать в течение нескольких дней, как бетон. Исследователи говорят, что новый материал может стать экологически чистой и недорогой альтернативой бетону.