Budovy budúcnosti budú dýchať za nás. Vedci vytvorili materiál, ktorý žerie CO₂ zo vzduchu

Kvalita ovzdušia sa najmä v mestách čoraz viac zhoršuje a vysoká koncentrácia oxidu uhličitého patrí medzi hlavné faktory klimatickej krízy. Vedci z ETH Zürichu vyvinuli „živý“ stavebný materiál, ktorý pomocou baktérií a hydrogélu dokáže zachytávať oxid uhličitý zo vzduchu. Na tému upozornil portál Interesting Engineering.

Ako uvádzajú výskumníci, veľký potenciál ukázali cyanobaktérie (sinice), fotosyntetizujúce mikroorganizmy vyskytujúce sa na Zemi už miliardy rokov. Vedci ich začlenili do 3D-tlačených štruktúr, v ktorých nielenže prežívajú, ale aktívne premieňajú oxid uhličitý z ovzdušia na stabilné minerálne zlúčeniny.

Funguje organicky aj anorganicky

Materiál viaže viaže CO₂ dvoma spôsobmi. Baktérie ho najprv zachytávajú počas svojho rastu a zároveň sa v štruktúre vytvárajú pevné minerálne zlúčeniny, ktoré oxid uhličitý ukladajú natrvalo. Proces tzv. „biocementácie“ okrem čistenia vzduchu zároveň spevňuje samotný materiál.

Laboratórne testy ukázali, že čerstvo vytlačený gélový materiál bol spočiatku mäkký, no po tridsiatich dňoch sa sám spevnil a získal zelenkastý nádych vďaka rastúcim baktériám.

Yifan Cui / ETH Zurich

Kľúčom procesu je hydrogél, tvorený polymérmi, ktoré udržujú vlhkosť a zároveň prepúšťajú svetlo, oxid uhličitý aj živiny. Vedci upravili štruktúru tak, aby sa živé bunky rovnomerne rozložili a dostali všetko, čo potrebujú na prežitie.

Pomocou 3D tlače navrhli geometricky optimalizované tvary, ktoré maximalizujú priepustnosť svetla, zväčšujú povrch a podporujú prúdenie živín cez kapilárne sily. Vďaka tomu dokázali sinice prežiť a fungovať efektívne viac než jeden rok.

Yifan Cui & Dalia Dranseike/ ETH Zurich

V laboratórnych podmienkach materiál dokázal viazať CO₂ viac ako 400 dní, pričom zachytil približne 26 miligramov CO₂ na gram materiálu. Pre porovnanie, recyklovaný betón pri chemickej mineralizácii viaže len okolo 7 mg/g. Nový materiál tak výrazne prekonáva bežné biologické aj niektoré chemické metódy zachytávania uhlíka.

Technológia bola predstavená aj verejnosti počas podujatia Architecture Biennale v Benátkach, kde boli vystavené tri metre vysoké objekty vytvorené z tohto materiálu, ktoré pripomínajú kmeň stromov. Každý z nich dokáže ročne naviazať až 18 kilogramov CO₂, čo zodpovedá priemernej ročnej bilancii vzrastenej borovice. Podobný koncept bol predstavený aj na výstave v Miláne, kde sa použil materiál s mikroorganizmami na drevených šindľoch, ktoré takto získali funkciu záchytu uhlíka.

Výsledky výskumu boli publikované v renomovanom časopise Nature Communications a otvárajú dvere budúcnosti, v ktorej budovy nebudú len pasívne konštrukcie, ale aktívni spojenci v boji proti klimatickým zmenám.

„V budúcnosti chceme preskúmať, ako by sa tento materiál mohol využiť ako povrchová vrstva na fasády budov, ktorá by viazala CO₂ počas celého životného cyklu stavby,“ poznamenal Mark Tibbitt, Profesor makromolekulového inžinierstva na ETH Zürich.

Čítajte viac z kategórie: Ekológia