Швейцарські науковці розробили новий «живий» матеріал із ціанобактеріями, здатний активно поглинати вуглекислий газ і перетворювати його на мінеральну структуру. Такий підхід відкриває перспективу використання матеріалу в будівництві для боротьби зі змінами клімату.
Новий матеріал базується на пористому гідрогелі, що містить синьо-зелені водорості — ціанобактерії. Ці мікроорганізми здатні здійснювати фотосинтез: вони перетворюють CO₂, воду та світло на кисень і органічні речовини. Проте у присутності певних поживних елементів — зокрема кальцію та магнію — бактерії також формують карбонатні мінерали, як-от вапняк.
Цей процес не лише фіксує вуглекислий газ у стабільнішій формі, ніж жива біомаса, а й поступово зміцнює структуру самого матеріалу. З часом він стає міцнішим, утворюючи «скелет» із мінеральних кристалів, що дозволяє йому слугувати конструкційним елементом.
Потенційне застосування в архітектурі
Як зазначає співавтор дослідження Марк Тіббітт з Швейцарського федерального технологічного інституту в Цюриху (ETH Zürich), матеріал можна буде використовувати як облицювання фасадів будівель для активного поглинання CO₂ з повітря. 1
У дослідженні, опублікованому 23 квітня в журналі Nature Communications, науковці продемонстрували, що матеріал здатен фіксувати вуглекислий газ протягом щонайменше 400 днів. За цей час він накопичив приблизно 26 міліграмів CO₂ на грам у вигляді карбонатів — показник значно вищий, ніж у більшості біологічних методів секвестрації вуглецю.
Візуально про процес свідчить посилення зеленого забарвлення матеріалу — ознака накопичення біомаси. Проте фотосинтетична активність бактерій стабілізується після перших 30 днів, тоді як мінералізація триває далі.
Гідрогель легко друкується на 3D-принтері й дозволяє створювати різноманітні форми — від кубів до «ананасів» і стовбурів дерев. Саме останні вже були представлені на архітектурній виставці у Венеції. Один такий об’єкт здатен поглинати до 18 кг CO₂ на рік — приблизно стільки ж, скільки середній 20-річна сосна. 2
Науковці також розглядають можливість генетичного удосконалення ціанобактерій для збільшення швидкості фотосинтезу. Таке вдосконалення могло б значно підвищити ефективність майбутніх матеріалів.
На відміну від хімічних методів вилучення вуглецю, цей підхід потребує менше енергії й використовує відновлювані біологічні процеси. Дослідники бачать у ньому екологічну альтернативу, яка могла б доповнити існуючі технології зниження рівня CO₂ в атмосфері.
Перед комерційним використанням потрібно розв’язати низку технічних задач, зокрема — як доставляти поживні речовини до матеріалу, якщо він буде застосовуватись на фасадах будівель. Проте потенціал такого матеріалу вже очевидний: він поєднує біотехнології, архітектуру та боротьбу зі змінами клімату в одному рішенні.
Щопʼятниці отримуйте найцікавіші статті за тиждень на ваш імейл.
