Звоните нам 8 (4932) 28-09-39
153000, г.Иваново, ул.Багаева, д.59, вход №1, 2 этаж
Режим работы
Пн — Пт: 9:00 — 17:30, Сб, Вс: выходной
Биотехнологии в строительстве. Материалы будущего уже сегодня.
АРС - ГАРАНТ > Новости компании «АРС-Гарант» > Статьи > Биотехнологии в строительстве. Материалы будущего уже сегодня.

Би­оло­гичес­кие тех­но­логии яв­ля­ют­ся од­ним из ос­новных об­ще­миро­вых нап­равле­ний на­уч­но-тех­ни­чес­ко­го прог­ресса, обес­пе­чива­ющих про­рыв к по­луче­нию но­вых ма­тери­алов, об­ла­да­ющих уни­каль­ны­ми свой­ства­ми, ко­торое пред­став­ля­ет со­бой ин­тегри­рован­ное ис­поль­зо­вание би­охи­мии, мик­ро­би­оло­гии и ин­же­нер­ных на­ук для обес­пе­чения воз­можнос­ти тех­но­логи­чес­ко­го (про­мыш­ленно­го) при­мене­ния мик­ро­ор­га­низ­мов.

 

 

 

 

 

 

 

 

Ма­тери­алы, по­луча­емые пос­редс­твом би­отех­но­логий име­ют вы­сокий ин­но­ваци­он­ный по­тен­ци­ал и к нас­то­яще­му вре­мени уже вос­тре­бова­ны во мно­гих от­раслях про­мыш­леннос­ти, в том чис­ле и в стро­итель­ной. Би­отех­но­логии ста­ли на­ходить при­мене­ние во мно­гих тех­но­логи­чес­ких про­цес­сах по­луче­ния стро­итель­ных ма­тери­алов – пред­ва­ритель­ной об­ра­бот­ке сырья, про­из­водс­тве кле­ев, био-ПАВ стро­итель­но­го наз­на­чения и т.д.

ХХ сто­летие – вре­мя не­быва­лого тех­ни­чес­ко­го прог­ресса, из­ме­нив­ше­го об­раз жиз­ни и мыш­ле­ния об­щес­тва. В стро­итель­ной от­расли ушед­ший век мож­но по пра­ву наз­вать ве­ком бур­но­го раз­ви­тия тех­но­логии бе­тона и же­лезо­бето­на, а так­же дру­гих ма­тери­алов на ми­нераль­ных, ор­га­ничес­ких, ме­тал­ли­чес­ких и про­чих вя­жущих. На­чиная с ан­тичных вре­мен, и по сей день бе­тон, по­жалуй, яв­ля­ет­ся од­ним из са­мых луч­ших стро­итель­ных ма­тери­алов, ког­да-ли­бо соз­данных че­лове­ком для пос­тро­ения до­мов, мос­тов, до­рог и дру­гих со­ору­жений. Это объ­яс­ня­ет его ог­ромную по­пуляр­ность во всем ми­ре. Глав­ным не­дос­татком ма­тери­ала яв­ля­ет­ся его хруп­кость, что в ре­зуль­та­те из­но­са при­водит к воз­никно­вению тре­щин и пов­режде­ний, тре­бу­ющих до­пол­ни­тель­но­го тех­ни­чес­ко­го об­слу­жива­ния.

Кро­ме то­го име­ет мес­то та­кой про­цесс, как би­окор­ро­зия, ко­торый при­водит к раз­ру­шению бе­тона, выз­ванно­го за­селе­ни­ем и раз­ви­ти­ем бак­те­рий, гри­бов, ак­ти­номи­цетов. Как из­вес­тно мно­жес­тво стро­итель­ных ма­тери­алов (бе­тон, кир­пич, де­рево и т.д.), по­тен­ци­аль­но яв­ля­ют­ся бла­гоп­ри­ят­ной сре­дой оби­тания для мик­ро­ор­га­низ­мов (бак­те­рий, гри­бов, ли­шай­ни­ков и т.д.), что ока­зыва­ет вли­яние как на проч­нос­тные, де­кора­тив­ные свой­ства ма­тери­ала, так и на срок их служ­бы.

Идея соз­да­ния стро­итель­но­го ма­тери­ала, ко­торый вос­ста­нав­ли­ва­ет­ся са­мос­то­ятель­но, еще не­дав­но бы­ла из об­ласти фан­тасти­ки, од­на­ко ко­ман­да уче­ных Ни­дер­ланд­ско­го Тех­ни­чес­ко­го уни­вер­си­тета в Дел­фте раз­ра­бота­ла бе­тон, ко­торый мо­жет са­мовос­ста­нав­ли­вать­ся бла­года­ря осо­бым бак­те­ри­ям внут­ри не­го.

Микробиолог Хенк Джонкерс, и исследователь бетона Эрик Шлаген, во время исследований подмешали в цемент некие бактерии, и через месяц они обнаружили, что три вида из этих бактерий все еще были жизнеспособными. Тогда ученые добавили в бетон безвредные бактерии под названием Bacillus genus, отличающиеся живучестью и приспособляемостью к любым температурным условиям, которые проявляют активность лишь тогда, когда дождевая вода попадает в трещины. Для регенерации материала эти бактерии используют лактат кальция (компонент молока), который ученые добавили в цемент. При добавлении воды происходит химическая реакция, во время которой образуется известняк. Именно он и заполняет все микротрещины.

Столкнувшись с нарастающей угрозой истощения природных ресурсов и коллапса мировой экосистемы, отношение человека к окружающей среде в некоторой степени меняться. Стали более популярны концепции «профилактики», а не «исправления» содеянного. К профилактическому средству против нарастающей экологической угрозы относится создание и использование на практике таких строительных материалов, которые приводят к максимальному снижению воздействия человека на окружающую среду.

Так, группа испанских исследователей во главе с Антонио Агуадо (Antonio Aguado) из Политехнического университета в испанской провинции Каталонии разработали принципиально новый строительный материал – биобетон, основное отличие которого от обычного заключается в том, что в его состав входят химические компоненты, позволяющие материалу сохранять все свои свойства в условиях прорастания в нем растений.

С его использованием здания можно превратить в настоящие вертикальные сады, поскольку в новом составе вместо обычного связующего вещества – портландцемента – используется фосфат магния, который не только отлично выполняет скрепляющие функции, но и обуславливает наличие кислотной среды, обеспечивающей благоприятные условия для прорастания и развития различных растений, таких как лишайники, мхи и т.п. Здесь они могут свободно расти, без какого-либо вреда для строительных конструкций, преображая при этом внешний вид домов и сооружений. При этом проросшие поверхности хорошо поддерживают процессы естественного очищения воздуха в загазованных мегаполисах.

К основным достоинствам данного биобетона специалисты относят: более высокие теплосохраняющие свойства, чем у обычного; высокие эстетические качества; наличие защитного слоя из растений в зданиях, построенных из биобетона, что создает особый микроклимат. В виду чего специалисты предсказывают необыкновенную популярность биобетона в будущем, особенно в высокоразвитых странах.

Выше уже говорилось о хрупкости бетона, поэтому в ситуациях, когда бетонное строение испытывает серьезные нагрузки, например, землетрясения, существует серьезный риск разрушения сооружения. Сегодня специалистами уже разработан способ укрепления зданий, расположенных в сейсмоопасных районах. Способ этот заключается в том, что придать большую устойчивость зданиям помогут специальные микроорганизмы, превращающие почву в бетон.

Профессор Карлос Сантамарина (Carlos Santamarina) из Технологического института Джорджии утверждает, что использование бактерий для преобразования почвы является одной из самых перспективных строительных технологий XXI века.

Технологию укрепления почвы с помощью живых микроорганизмов разработала группа ученых из Калифорнийского университета под руководством профессора Джейсона Дейона (Jason DeJong). Согласно проведенным исследованиям, бактерия Bacillus pasteuri, добавленная во влажную землю, способствует слипанию содержащихся в ней твердых частиц. Bacillus pasteurii обладают способностью повышать щелочность воды, в результате чего она начинает активно растворять кальций и карбонаты, соли угольной кислоты. В растворе они реагируют друг с другом, образуя кристаллы карбоната кальция: именно это вещество является цементом, который связывает частицы природного песчаника и строительного бетона – кристаллы карбоната кальция заполняют промежутки между песчинками и заставляют их слипаться друг с другом. Подобному грунту не страшны ни оползни, ни землетрясения.

18bcdd1f7521dc9a93b289ee019263b4.jpg

Сегодня идет активный поиск различных новых альтернативных источников энергии. Микробиологи считают перспективными экологически безопасные, неиссякаемые и дешевые микробные топливные элементы. Принцип их работы основан на способности бактерий к перевариванию органики.

В этом направлении работает и группа исследователей Бристольского Университета Западной Англии (UWE), которая разрабатывает «умные кирпичи», представляющие собой специализированные биореакторы различного назначения. Основой каждого «кирпича» будут колонии микроорганизмов под названием микробные топливные элементы (MFC), способные в процессе жизнедеятельности разлагать органические или неорганические отходы и генерировать электричество. «Умные» кирпичи позволят стенам генерировать электричество, чистую воду и кислород.

Здания из таких «умных кирпичей» смогут не только поддерживать внутри оптимальную экологическую обстановку, но и обеспечивать себя различными видами энергии. Встроенные биореакторы будут компенсировать отклонения температуры, влажности, содержания углекислого и других газов, а также уничтожать различные органические и неорганические загрязнения.

×

×