Samoregenerační beton záplatuje praskliny pomocí spících bakterií

Datum 26.12.2023

Mikrospkopický snímek samoregeneračního betonu BioFiber. Foto: Drexler University

Betonové konstrukce vyžadují neustálou údržbu, která může být velmi nákladná. Nalezení způsobů, jak zpomalit zhoršování stavu betonových konstrukcí, by mohlo ušetřit spoustu starostí.

A právě zde přichází na řadu vlákno BioFiber vyvinuté Drexlerovou univerzitou. Tato polymerní vlákna fungují nejen jako fyzická výztuž, ale mají důležitý dvojí život jako samoléčebný mechanismus. Vlákna jsou potažena vrstvou hydrogelu, který obsahuje endospory – spící formy bakterií, které mohou odolávat extrémním podmínkám a pak se samy oživí, když se situace pro ně stane příznivější. Hydrogelová vrstva je pak potažena tenkým polymerním obalem.

BioFiber lze používat jako každý jiný, ale jeho tajná superschopnost se projeví až později, když praskne. Když se voda dostane k BioFiberu, hydrogel se rozpíná, vyrazí ze svého obalu a tlačí se nahoru k povrchu. Přitom se probudí dřímající bakterie, které se začnou živit uhlíkem a vápníkem z okolního betonu. Tím vzniká uhličitan vápenatý, tmelící materiál, který trhlinu vyplní a zalepí.

“Je to vzrušující pokrok v pokračující snaze o zlepšení stavebních materiálů s využitím inspirace z přírody,” řekl Amir Farnam, vedoucí výzkumník týmu. “Denně se setkáváme s tím, že naše stárnoucí betonové konstrukce trpí poškozením, které snižuje jejich funkční životnost a vyžaduje velké opravy, které jsou nákladné. Představte si, že se mohou samy uzdravit? V naší kůži to naše tkáň dělá přirozeně prostřednictvím vícevrstvé vláknité struktury napuštěné naší samoléčivou tekutinou – krví. BioFibers tento koncept napodobuje a využívá kamenotvorné bakterie k vytvoření živého samoléčivého betonu reagujícího na poškození.”

BioFiber je podle počátečních testů v zacelování betonových prasklin docela rychlý, dokáže je vyplnit za den či dva. V předchozích studiích byl vyroben samoregenerační beton napuštěný bakteriemi, ale jedním z hlavních problémů bylo, jak udržet mikroby dlouhodobě naživu, zatímco beton je neporušený. Řešením by mohlo být použití spících endospor uzavřených v hydrogelu pod ochranným polymerním obalem.