Zastosowanie bakterii w budownictwie

Wykorzystywanie bakterii w budownictwie to coraz bardziej rozwijająca się dziedzina, łącząca biotechnologię z inżynierią materiałową. Dzięki innowacyjnym badaniom naukowcy odkrywają sposoby, w jakie mikroorganizmy mogą wspierać trwałość, ekologiczność i funkcjonalność nowoczesnych konstrukcji.

Oto kilka przykładów zastosowania bakterii w budownictwie.

1. Samonaprawiający się beton

Niektóre gatunki bakterii, np. Bacillus megaterium lub Bacillus pasteurii, wykorzystywane są do produkcji betonu zdolnego do „samouzdrawiania”. W momencie powstania pęknięć, bakterie aktywują się w kontakcie z wodą i wytwarzają węglan wapnia, który wypełnia szczeliny, przywracając szczelność konstrukcji.

Od wielu lat trwają badania nad zastosowaniem bakterii jako środka naprawczego dla kompozytów cementowych. Takie rozwiązanie ograniczyłoby wykorzystywanie agresywnych dla środowiska środków chemicznych.

„Pomysł polega na tym, żeby wykorzystać szczepy bakterii naturalnie występujące w środowisku, np. w glebie, których produkcja nie szkodzi środowisku. Ale również te bardziej wyselekcjonowane, na przykład pochodzące z Antarktydy” – mówi dr inż. Martyna Janek z Wydziału Budownictwa i Architektury Politechniki Lubelskiej.

„Aspekt biologiczny jest już dobrze znany naukowcom, ale nadal istnieje luka w wiedzy na temat interakcji biologicznej natury procesu ze środowiskiem matrycy kompozytów cementowych. Szczegółowe rozpoznanie przebiegu procesów naprawczych jest gwarantem opracowania najbardziej efektywnych metod naprawy dla różnych szczepów bakterii oraz składników odżywczych. Chcę zbadać wszystkie możliwe kombinacje” – podkreśla badaczka.

Zastosowanie bakterii miałoby szczególne znaczenie choćby przy naprawach obiektów zabytkowych, gdzie z jednej strony istotny jest efekt wizualny, a jednocześnie tradycyjne metody okazują się nieekonomiczne.

2. Zwiększenie trwałości materiałów

Bakterie mogą również zwiększać odporność materiałów budowlanych na wilgoć, erozję i korozję. Mikroorganizmy wytwarzające naturalne związki cementujące (np. kalcyt) poprawiają spójność materiałów i ich odporność na czynniki atmosferyczne.

Bakterie mogą być wykorzystywane do zwiększania trwałości materiałów na dwa główne sposoby: poprzez hamowanie rozwoju mikroorganizmów powodujących degradację materiałów oraz poprzez wzmacnianie struktury materiału.

Bakterie, które potrafią wytrącać węglan wapnia, mogą być wykorzystywane do produkcji biobetonu, gdzie ich aktywność metaboliczna wzmacnia strukturę betonu, zwiększając jego wytrzymałość i szczelność.

Niektóre bakterie, takie jak te produkujące celulozę, mogą być wykorzystywane do produkcji bio-włókien, które mogą być używane do wzmacniania innych materiałów, np. kompozytów.

3. Oczyszczanie środowiska budowy

Niektóre bakterie są wykorzystywane do bioremediacji – oczyszczania terenów skażonych np. metalami ciężkimi, ropopochodnymi lub innymi toksynami. Dzięki nim można przygotować bezpieczny grunt pod inwestycje budowlane.

4. Izolacja termiczna i akustyczna

Bakterie mogą być wykorzystywane do produkcji ekologicznych materiałów izolacyjnych, np. biocegieł wytwarzanych z udziałem mikroorganizmów i organicznych odpadów. Takie materiały są lekkie, trwałe i przyjazne dla środowiska.

5. Budownictwo zrównoważone

Dzięki bakteriom możliwe jest tworzenie „żywych materiałów”, które oddychają, samoregulują się i mogą adaptować do warunków otoczenia. Takie podejście wpisuje się w ideę budownictwa bioinspirowanego i zrównoważonego, które minimalizuje ślad węglowy.

6. Stabilizacja gruntu i wzmocnienie podłoża

Bakterie mogą być stosowane do poprawy właściwości gruntu poprzez proces biocementacji, w którym mikroorganizmy produkują związki chemiczne (np. kalcyt), wiążące cząsteczki gleby. To rozwiązanie bywa wykorzystywane np. przy wzmacnianiu fundamentów czy ochronie przed erozją.

***

Zastosowanie bakterii w budownictwie to nie futurystyczna wizja, lecz realna alternatywa dla tradycyjnych metod. Choć technologia ta wciąż jest rozwijana, jej potencjał może całkowicie zmienić sposób, w jaki będziemy projektować i wznosić budynki w przyszłości.

Fot. Freepik