Kaj prebiva v betonu?

Raziskovalna skupina z univerze Binghamton je v sodelovanju z univerzo Rutgers iz New Jerseya pred kratkim objavila izsledke raziskave o samoizboljšujočem se betonu, ki za svoje razpoke skrbi sam. No, natančneje zanje s svojo metabolično aktivnostjo skrbijo organizmi, ki prebivajo v betonu.

Beton je eden izmed najbolj uporabljanih materialov za gradnjo infrastrukture. Ena poglavitnih slabosti betona je, da se v njem pogosto pojavljajo razpoke zaradi njegovih slabih nateznih lastnosti. Take razpoke slabšajo strukture, ki jih iz betona gradimo, zato tem ponavadi dodamo armaturo in tako ojačamo nosilne sposobnosti materiala ali zmeraj znova ročno saniramo razpoke. V razvoju pa so še druge tehnike, ki bi lahko predstavljale cenejšo in učinkovitejšo rešitev za zastavljeni problem.

Beton je sestavljen iz gramoza, vode in cementa, ki deluje kot vezivo, vanj pa dodamo še organizme, ki pripomorejo k saniranju razpok. Da bi to delovalo, morajo organizmi, prisotni v betonu, proizvajati snov, ki je s sestavinami betona dobro kompatibilna. Ob prisotnosti vira kalcija je to zagotovo kalcijev karbonat ali kalcit, ki ga lahko organizmi pridelajo s procesom biomineralizacije.

Dosedanje raziskave so temeljile na sintezi kalcijevega karbonata z uporabo bakterij, saj te z lahkoto gojimo v laboratoriju, vendar so bakterije zelo občutljive na zunanje vplive. Raziskovalna skupina se je tako odločila za drugo obširno skupino mikroorganizmov - glive. Raziskavo so začeli z izborom nekaj vrst gliv, ki kot stranski produkt metabolizma proizvajajo kalcijev karbonat, in z njihovo namestitvijo na betonske ploščice.

Opazili so, da se zaradi topljenja kalcijevega hidroksida iz betona pH okolja lahko zelo spremeni, zaradi česar to postane alkalno. Ena izmed izbranih gliv, Trichoderma reesei, se je izkazala za trpežno tudi v takih razmerah in njeni miceliji so rasli v prisotnosti betona. Rast so spremljali z rentgensko difrakcijo in elektronskim mikroskopom ter potrdili, da na hifah gliv nastaja plast kalcita.

Glivo se tako lahko nanese že v matrico betona, in ko se ta strdi in se v njem pojavijo razpoke, se v teh pojavita voda in kisik, ki aktivirata spore gliv. Tako glive začnejo s procesom proizvodnje kalcita in sanirajo razpoke. Seveda pa to še ni dokončna rešitev, saj gliva, ko v razpoki ni dovolj vode in kisika, ne more več izvajati procesov. Zato raziskovalke in raziskovalci nadaljujejo z eksperimenti, da bi metodo optimizirali.

Trajnostne rešitve rada raziskuje tudi vajenka Dunia.