Živi građevinski materijal koji usisava CO₂ iz zraka
Znanstvenici razvijaju živi materijal koji aktivno uklanja ugljikov dioksid iz atmosfere
Ideja zvuči futuristički: istraživači nastoje spojiti konvencionalne materijale s bakterijama, algama i gljivama s ciljem stvaranja živih materijala koji zahvaljujući metabolizmu mikroorganizama stječu korisna svojstva — poput sposobnosti vezanja CO₂ putem fotosinteze, objašnjava Mark Tibbitt, profesor na Švicarskom federalnom institutu za tehnologiju (ETH Zürich).
Tim profesora Marka Tibbitta, profesora makromolekularnog inženjerstva na Švicarskom federalnom institutu za tehnologiju (ETH Zürich), uspio je tu viziju pretočiti u stvarnost: stabilno su ugradili fotosintetske bakterije – cijanobakterije – u ispisivi gel i razvili materijal koji je živ, raste i aktivno uklanja ugljikov dioksid iz zraka. Svoj „fotosintetski živi materijal“ predstavili su u časopisu Nature Communications.
Zelenije zgrade
Materijal se može oblikovati 3D printanjem, a za rast mu je potrebna samo sunčeva svjetlost, umjetna morska voda s hranjivim tvarima i CO₂.
„Kao građevinski materijal, u budućnosti bi mogao pomoći pri skladištenju CO₂ izravno u zgradama“, kaže Tibbitt.
Posebnost ovog materijala je u tome što apsorbira više CO₂ nego što ga veže organskim rastom jer ga cijanobakterije pohranjuju ne samo kao biomasu, već i kao minerale – što je vrlo rijetka i poželjna osobina.
„Cijanobakterije su među najstarijim životnim oblicima na Zemlji. Vrlo su učinkovite u fotosintezi, koriste i najslabije svjetlo za stvaranje biomase iz CO₂ i vode, a istovremeno mijenjaju kemijsko okruženje pa dolazi do taloženja karbonata (npr. vapnenca) – koji predstavljaju dugoročnu pohranu ugljika.“ – objašnjava Yifan Cui, jedan od dva glavna autora studije.
Minerali se istodobno talože unutar samog materijala, mehanički ga ojačavaju i postupno učvršćuju.
400 dana aktivnog vezivanja CO₂
U laboratorijskim uvjetima materijal je kontinuirano vezao CO₂ tijekom 400 dana, i to većinom u mineralnom obliku — oko 26 mg CO₂ po gramu materijala, što je više od mnogih bioloških metoda i usporedivo s mineralizacijom recikliranog betona (oko 7 mg CO₂/g).
Nosač živih stanica je hidrogel s visokom količinom vode, kroz koji prolaze svjetlost, CO₂, voda i hranjive tvari, a dizajniran je tako da bakterije ostanu ravnomjerno raspoređene i aktivne.
Kako bi osigurali dug životni vijek bakterija i optimalnu učinkovitost, istraživači su putem 3D ispisa optimizirali geometriju struktura, povećali površinu, prodiranje svjetla i protok hranjivih tvari. Zahvaljujući tome, cijanobakterije su ostale žive i aktivne više od godinu dana.
Infrastruktura kao ponor ugljika
Ovaj živi materijal predstavlja nisko potrošni, ekološki prihvatljiv pristup uklanjanju CO₂ iz atmosfere te može dopuniti postojeće kemijske metode sekvestracije ugljikovog dioksida.
„U budućnosti želimo istražiti kako se ovaj materijal može koristiti kao premaz za pročelja zgrada i pritom tijekom cijelog životnog ciklusa vezati CO₂“, kaže Mark Tibbitt.
Do tog trenutka još je dug put, ali arhitekti su već pokazali interes i počeli razvijati eksperimentalne koncepte.
Stjepan Felber | Ekovjesnik