Биоминерализация материла такого, как бетон станет основой для создания самовосстанавливающейся строительной смеси.
Споры бактерий, естественным образом вырабатывающих карбонат кальция, будут помещаться в бетонную смесь и активироваться при образовании трещин.
«Бетон в основном обладает малым сопротивлением растяжению и сильным — сжатию, — поясняет соавтор исследования Парамита Мондал из Университета штата Иллинойс в Урбана-Шампейн. — Люди пытались справиться с этой проблемой на протяжении многих лет разными способами. Наиболее распространённым решением стало укрепление бетона стальной арматурой, но он всё равно даёт трещины».
В природе бактерии, которые вырабатывают карбонат кальция, играют важную роль в формировании карбонатных пород и отложений — например, известняка. Оставалось найти такой вид, который будет активным в бетоне, то есть в условиях высокой щёлочности и низкого уровня кислорода.
В данном случае учёные первыми опробовали Bacillus pasteurii — непатогенные микроорганизмы, обычно встречающиеся в почве. Специалисты показали, что при правильных лабораторных условиях эти бактерии способны образовывать известняковые отложения.
«Тогда мы добавили их вместе с питательными веществами в цемент, — рассказывает г-жа Мондал. — И получили такие же отложения. Химический анализ засвидетельствовал, что это всё тот же карбонат кальция».
В конце концов группа исследователей надеется показать, что после введения этих микроорганизмов в бетон во время смешивания они образуют споры или входят в спящий режим, попадая в высокощелочную среду. Как только образуется трещина, уровень рН в ней должен упасть в результате контакта поверхности материала с воздухом. Падение pH, а также приток кислорода и углекислого газа в трещину разбудит микроорганизмы и обеспечит им благоприятные условия для роста. Постепенно произведённый ими карбонат кальция заполнит трещину, подача кислорода и углекислого газа будет прервана, в результате чего бактерии снова заснут — до следующего раза.
Ранее свой вариант заделывания трещин в бетоне с помощью бактериального клея предложили британские эксперты.
