Το τσιμέντο είναι ένα από τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα οικοδομικά υλικά στον κόσμο λόγω του χαμηλού κόστους και της μακροζωίας του. Ενώ όμως η χρήση του αυξάνεται συνεχώς, η παραγωγή του είναι ένας από τους κορυφαίους συντελεστές εκπομπής διοξειδίου του άνθρακα (CO2) παγκοσμίως, με 2.8 γιγατόνους να παράγονται κάθε χρόνο, ή το 6% των συνολικών παγκόσμιων ετήσιων εκπομπών.
Οι απαραίτητες ενέργειες για τον περιορισμό αυτών των εκπομπών μέσω εναλλακτικών μεθόδων παραγωγής ή υποκατάστατων υλικών διερευνούνται σήμερα από ερευνητές παγκοσμίως, αν και κανένας δεν έχει καταφέρει να προσεγγίσει τις επιθυμητές ιδιότητες του τσιμέντου.
Η τουλάχιστον μέχρι σήμερα που ερευνητές του Εργαστηρίου Ζωντανών Υλικών του Πανεπιστημίου του Κολοράντο, συνδύασαν άμμο, υδρογέλη και φωτοσυνθετικά βακτήρια σε ένα ζωντανό υλικό που παίρνει διάφορα σχήματα, ενώ έχει τόσο δομική αντοχή όσο και βιολογική λειτουργία. Πάντως, αν και οι ερευνητές ονόμασαν το υλικό τους «ζωντανό μπετόν», στην πραγματικότητα μοιάζει περισσότερο από άποψη αντοχής με «ζωντανός σοβάς», ενώ και τα τούβλα από το νέο υλικό δεν είναι ακόμη τόσο γερά όσο τα συμβατικά τούβλα.
“Οι μικροοργανισμοί μπορούν να αξιοποιηθούν για πολλαπλούς σκοπούς στο σχεδιασμό [οικοδομικών υλικών], συμπεριλαμβανομένης της αύξησης του ρυθμού μεταποίησης, της παροχής μηχανικού οφέλους και της διατήρησης της βιολογικής λειτουργίας”, ανέφεραν οι συντάκτες της μελέτης που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό “Matter” (Ύλη).
Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον Γουίλ Σρούμπαρ, δημιούργησαν μια «σκαλωσιά» από άμμο και υδρογέλη, μέσα στην οποία οι μικροοργανισμοί (Synechococcus) μπορούν να αναπτυχθούν. Η υδρογέλη συγκρατεί την υγρασία και τις θρεπτικές ουσίες, που επιτρέπουν στα βακτήρια να πολλαπλασιαστούν και -αφού απορροφήσουν αέριο διοξείδιο του άνθρακα- να ορυκτοποιηθούν, μια διαδικασία παρόμοια με αυτή που οδηγεί στο σχηματισμό των οστράκων στη θάλασσα.
«Χρησιμοποιήσαμε φωτοσυνθετικά κυανοβακτήρια για να βιο-ορυκτοποιήσουμε το ικρίωμα, ώστε αυτό είναι πράσινο. Το υλικό μένει ζωντανό και έχει κάτι από Φρανκενστάιν. Ήδη χρησιμοποιούμε βιολογικά υλικά στα κτίρια μας, όπως το ξύλο, μόνο που αυτά τα υλικά δεν είναι πια ζωντανά. Γιατί να μη τα κρατούμε στη ζωή;», δήλωσε ο Σρούμπαρ. Γενικότερα, τα «ζωντανά υλικά» (Engineered Living Materials-ELM) αποτελούν ένα νέο πολλά υποσχόμενο επιστημονικό πεδίο, καθώς «ζωντανεύουν» τα άψυχα υλικά -χάρη στην ενσωμάτωση μικροοργανισμών- έτσι ώστε η ύλη να αποκτά ικανότητες αίσθησης, επικοινωνίας και ανταπόκρισης στα εξωτερικά ερεθίσματα (πίεσης, φωτός κ.α.).
Αυτά τα νέα υλικά μπορούν επίσης να αναγεννηθούν από ένα μητρικό “τούβλο” ρυθμίζοντας τις συνθήκες θερμοκρασίας και υγρασίας. Περίπου το 9% έως 14% των βακτηριακών αποικιών μέσα στο νέο υλικό παραμένουν ζωντανές μετά από 30 μέρες. Συνεπώς αναπαράγεταικι άρα θα μπορούσε να αποκαταστήσει μόνο του τις ρωγμές. Ακόμη κι αν κόψει κανείς ένα τούβλο του νέου υλικού στη μέση, τα βακτήρια μπορούν να δημιουργήσουν δύο νέα ολόκληρα τούβλα με τη βοήθεια λίγης έξτρα άμμου, υδρογέλης και θρεπτικής ουσίας. Ένα μητρικό τούβλο μπορεί να παράγει έως οκτώ τούβλα μετά από τρεις γενεές.
Η νέα μέθοδος, που έχει μικρότερο «αποτύπωμα άνθρακα», αποτελεί μια φιλική στο περιβάλλον εναλλακτική επιλογή σε σχέση με τα σημερινά οικοδομικά υλικά. Ακόμη τέτοια υλικά μπορεί να είναι χρήσιμα για τη δημιουργία κατασκευών σε ερήμους ή σε άλλους πλανήτες όπως ο ‘Αρης, όπου υπάρχουν περιορισμένες πρώτες ύλες για οικοδομές. «Σε τέτοια περιβάλλοντα τα νέα υλικά θα είχαν ιδιαίτερα καλή απόδοση, επειδή χρησιμοποιούν φως του Ήλιου για να αναπτυχθούν και αυξάνονται, έχοντας ελάχιστες ανάγκες για άλλο εξωγενές υλικό. Κάτι τέτοιο θα συμβεί με τον ένα ή τον άλλο τρόπο, καθώς δεν πρόκειται να κουβαλήσουμε σακιά τσιμέντου στον ‘Αρη», δήλωσε ο Σρούμπαρ.
Αξίζει να σημειωθεί, τέλος, ότι η έρευνα χρηματοδοτείται από την Υπηρεσία Προηγμένων Ερευνητικών Προγραμμάτων (DARPA) του Υπουργείου ‘Αμυνας των ΗΠΑ, η οποία προφανώς διαβλέπει και στρατιωτικές εφαρμογές στο νέο υλικό.
