Öngyógyító beton: a természet csodáit felhasználva képes arra, hogy saját magát regenerálja és helyreállítsa a repedéseit.
Egy innovatív zuzmórendszer integrálásával a beton képes önállóan regenerálni magát. Ez a technológia önműködően üzemel, külső beavatkozás nélkül, így folyamatosan fenntartja a szerkezet tartósságát és épségét.
A Texasi Egyetem adjunktusa, Dr. Congrui Grace Jin és kutatócsoportja a DARPA (az USA Védelmi Minisztériumának kutatásokért felelős részlege) segítségével dolgozott ki egy olyan új módszert, amely lehetővé teszi, hogy a beton saját magát javítsa, ezzel potenciálisan képes megelőzni a szerkezeti meghibásodásokat. Az amerikai tudósok a természetből merítettek inspirációt, kifejlesztve egy szintetikus zuzmórendszert, ami kvázi öngyógyításra veszi rá a betont.
A beton az építőipar legismertebb és legelterjedtebb anyaga, ám nem mentes a gyengeségektől. Idővel és különböző erőhatások hatására hajlamos repedezni, ami komoly problémákhoz vezethet. Ezek a repedések, akár aprók, akár jelentősek, szerkezeti gyengeségeket okozhatnak, amelyek épületek, hidak vagy autópályák megrongálódásához, sőt, a legrosszabb esetben akár összeomlásukhoz is vezethetnek.
A klasszikus beton alapját zúzott kő, homok, porrá őrölt agyag és mészkő alkotja. Ezen összetevők víz hozzáadásával hidratálódnak, és egymással összekeveredve megszilárdulnak, így elérve azt a szilárdságot, amely lehetővé teszi épületek és infrastruktúrák stabilitását. Azonban a fagyás és olvadás ciklikus váltakozása, valamint a száradás miatti zsugorodás repedéseket generálhat a betonban. Még a mikroszkopikus méretű repedések is elegendőek ahhoz, hogy folyadékok és gázok behatoljanak a szerkezetbe, elérve az acélmerevítéseket, ami a korrózióhoz és a szerkezeti gyengüléshez vezethet.
A repedések korai észlelése és javítása kulcsfontosságú, ugyanakkor komoly kihívásokat jelent, és nem elhanyagolható költségekkel is jár. Különösen nehéz a hibák azonosítása a folyamatosan igénybevett hidakon és autópályákon – emeli ki az egyetem a kutatás eredményeit összegző közleményében.
"A mikrobák által közvetített önjavító betont már több mint három évtizede vizsgálják, de még mindig van egy fontos korlátja: a jelenlegi önjavító megoldások egyike sem működik teljesen önállóan, mivel a javítóanyagok folyamatos termeléséhez külső tápanyagellátásra van szükség" - magyarázza Jin. Hozzátéve: a tápanyagok bejuttatására egyébként nincsen elég hatékony megoldás, hiszen legfeljebb permetezni tudják velük a betont, vagy bizonyos esetekben befecskendezik őket.
Az öngyógyító beton létrehozásához Jin kidolgozott egy rendszert, amely utánozza a zuzmók működését. A zuzmók gombák és algák vagy cianobaktériumok szimbiózisán alapulnak, és így a legzordabb környezetben is képesek fennmaradni. A mesterséges zuzmórendszer hasonló módon működik, mint a természetes változat: a cianobaktériumok levegőből és napfényből táplálékot állítanak elő, miközben a fonalas gombák ásványi anyagokat termelnek, és az együttes munkájuk betölti a repedéseket. És teszik mindezt külső beavatkozás nélkül, teljesen önállóan.
A laboratóriumi tesztek szerint a szóban forgó mikroorganizmusok még betonban is képesek növekedni és repedéskitöltő ásványokat termelni.
Jin nem csupán a laboratóriumi kutatások szintjén tevékenykedik, hanem a találmány közösségi hatásait is alaposan tanulmányozza. A Texasi Egyetem társadalomtudományi karának szakértőivel együttműködve azon fáradoznak, hogy mélyebb betekintést nyerjenek a közvélemény véleményformáló tényezőibe, különös figyelmet fordítva az élő organizmusok építőipari felhasználásának etikai, társadalmi, környezeti és jogi vonatkozásaira.
