Хенк Джонкерс из Делфтского технического университета разработал систему, позволяющую автоматически заделывать трещины в бетоне. При изготовлении в качестве одного из ингредиентов материала используют капсулы, содержащие бактерии и питательные вещества. В обычном состоянии бактерии неактивны. После того как в бетоне появляется трещина, поступающая внутрь вода растворяет капсулы и вызывает бактерии к жизни. В процессе жизнедеятельности они вырабатывают известняк, который закупоривает трещины.
Бетон используется в качестве строительного материала уже более 6000 лет, со времён Древней Месопотамии. И до сих пор он - самый популярный строительный материал, позволяющий быстро возводить здания различных форм, и даже использовать для этого технологии 3D-печати. Обычно для зданий используется железобетон - комбинация из металлической арматуры и бетона.
Недостаток бетона в том, что со временем в нём появляются трещины. Когда внутрь через них проникает вода, арматура ржавеет и конструкция теряет прочность. Зимой замерзающая в трещинах вода расширяет их и ускоряет процесс износа. Сейчас с этим борются, используя различные покрытия и пропитки, и добавляя лишнюю арматуру в попытках уменьшить нагрузку на бетон.
И всё равно, рано или поздно приходится проводить долгий и дорогостоящий ремонт бетонных строений. А строения, находящиеся, например, под водой, или хранящие внутри вредные материалы (ядовитые отходы производств, радиоактивные отходы) вообще очень сложно или невозможно ремонтировать.
В 2006 году строитель-технолог обратился к микробиологу Джонкерсу с вопросом, нельзя ли приспособить бактерии для создания самовосстанавливающегося бетона. Ему удалось решить эту задачу за три года - а это было довольно сложно. Бактерия должна выживать в очень жёсткой среде - бетон похож на камень, он сухой, и к тому же он очень щёлочной. Бактерии нужно как-то выживать внутри материала годами.
Джонкерс обратился к бактериям рода бацилл, которые могут существовать в щёлочной среде, а их споры десятилетиями выживают без еды и воды. Оставалось только обеспечить им питание. Простой сахар уменьшил бы прочность бетона. После долгих поисков было решено использовать лактат кальция, и заключить бактерий вместе с их едой в капсулы из биоразлагаемого пластика.
Вода, попадающая в щели, растворяет пластик, и бактерии начинают размножаться, кушать лактат кальция и вырабатывать известняк. Поскольку этот процесс происходит в тех местах, где появились трещины, известняк закрывает их, предотвращая дальнейшее разрушение бетона.
Это изобретение может открыть новую страницу в строительстве, позволяя строить здания, мосты и другие сооружения, которые будут стоить дешевле в строительстве, потребуют гораздо меньше ремонта и прослужат гораздо дольше.
