Các nhà khoa học phát triển “bê tông sống” thân thiện với môi trường bằng cách trộn cát, hydrogel và vi khuẩn để tạo vật liệu xây dựng cứng như xi măng.
Vật liệu mới chứa một dạng tảo nguyên thủy tiến hóa lần đầu tiên trên Trái Đất cách đây 3,5 tỷ năm và hấp thụ năng lượng từ Mặt Trời. Nhờ loại tảo này, vật liệu có thể tự vá lành và thải ít khí carbon hơn bê tông thông thường. Các nhà khoa học ở Đại học Colorado Boulder công bố kết quả nghiên cứu hôm 15/1.
Mẫu vật gạch bê tông “sống”. (Ảnh: IFL Science).
Nhóm nghiên cứu do tiến sĩ Wil Srubar cho biết vật liệu này dọn đường cho “những tòa nhà sống” trong tương lai, có thể tự vá lành vết nứt và hút các chất độc hại trong không khí, qua đó cách mạng hóa ngành công nghiệp xây dựng. Theo tiến sĩ Srubar, trưởng Phòng thí nghiệm vật liệu sống ở Đại học Colorado Boulder, vật liệu sinh học như gỗ đang được ứng dụng rộng rãi nhưng đó vẫn là vật liệu “chết”.
Tiến sĩ Srubar và cộng sự sử dụng vi khuẩn lam, loài vi khuẩn sống trong nước có thể tự sản xuất thức ăn, để tạo ra vật liệu sống. Dù loài vi khuẩn này khá nhỏ và đơn bào, chúng thường phát triển thành từng cụm đủ lớn để quan sát và rất lý tưởng để sản xuất vật liệu.
Nhóm nghiên cứu bắt đầu bằng cách dùng cát và hydrogel để tạo ra một bộ giàn cho vi khuẩn phát triển. Hydrogel chứa hơi ẩm và dưỡng chất cho phép vi khuẩn sinh sản và khoáng hóa tương tự quá trình hình thành vỏ sò ở đại dương. Vi khuẩn hút khí carbon dioxide (CO2) trong không khí và tạo canxi carbonate, thành phần chính của xi măng.
Xi măng là vật liệu xây dựng có lượng tiêu thụ nhiều thứ hai trên Trái Đất sau nước. Chỉ riêng ngành sản xuất xi măng, loại bột để trộn bê tông, thải ra 6% tổng lượng CO2 trong khí quyển. Phương pháp sản xuất mới là giải pháp xanh để tạo ra vật liệu xây dựng, dẫn tới lượng thải khí CO2 thấp hơn, theo tiến sĩ Srubar.
Gạch hydrogel – cát cũng có khả năng tự nhân lên. Khi cắt đôi viên gạch, vi khuẩn có thể phát triển thành hai khối gạch hoàn chỉnh, chỉ cần thêm một ít cát, hydrogel và dưỡng chất. Thay vì sản xuất lần lượt từng viên gạch, nhóm của tiến sĩ Scrubar quan sát một viên gạch mẹ có thể đẻ tới 8 viên gạch con sau ba thế hệ.
Tiến sĩ Srubar cho biết nghiên cứu đang trong giai đoạn đầu và còn vài trở ngại cần khắc phục. Một trong những vấn đề lớn nhất là viên gạch cần để khô hoàn toàn để đạt độ bền tối đa, nhưng điều này lại gây áp lực cho vi khuẩn và làm giảm khả năng sống sót của chúng. Để đảm bảo vi khuẩn sống sót, duy trì độ ẩm tương đối và nhiệt độ lưu trữ rất quan trọng. Sử dụng các điều kiện này như công tắc kiểm soát, nhóm nghiên cứu có thể quyết định thời điểm để vi khuẩn phát triển và thời điểm cho chúng nằm im để phục vụ xây dựng.