Смесь с бактериями для 3D-печати может заменить цемент

(Этот фасад был создан бактериями Источник: Швейцарская высшая техническая школа Цюриха)

Исследователи из Швейцарской высшей технической школы Цюриха предложили использовать бактерии для соединения песчинок в прочные архитектурные элементы. Работа опубликована в журнал е NPJ Materials Sustainability.

Метод основан на биоцементации: бактерии вида Sporosarcina pasteurii выделяют фермент уреазу, который расщепляет мочевину. В результате образуются карбонат-ионы, которые вместе с хлоридом кальция формируют карбонат кальция — известняк. Этот минерал скрепляет песчинки микроскопическими кристаллами. Процесс не требует нагрева и идет при комнатной температуре, что делает его менее энергоемким по сравнению с производством цемента.

Специалисты разработали два способа производства. Первый — 3D-печать биочернилами из геля, песка и живых бактерий. Напечатанный объект погружают в ванну с мочевиной и хлоридом кальция, где бактерии запускают реакцию. Процесс занимает от двух до пяти дней и требует ежедневного обновления раствора. Второй способ — роботизированное напыление, при котором манипулятор послойно наносит бактерии, минерализующие вещества и песок на поверхность.

(Роботизированная рука послойно наносит бактерии, минерализующие вещества и песок на поверхность, наращивая материал слой за слоем Источник: Швейцарская высшая техническая школа Цюриха)

Печать подходит для создания отдельных элементов, например фасадных панелей или перегородок, а напыление — для обработки поверхностей. Оба метода пока находятся на разных стадиях разработки. Ученые отмечают, что по прочности биоцемент ближе к строительному раствору, чем к бетону, и требует дальнейших исследований.

Отдельная проблема — аммоний, побочный продукт реакции, который вреден для окружающей среды. Без его утилизации метод нельзя считать полностью устойчивым. Главный вопрос сейчас не в том, работает ли биоцемент, а в том, насколько хорошо можно управлять его свойствами.

Ранее Наука Mail рассказывала о том, что в России нашли лучшую текстуру биопластика для имплантов.