Skip to main content
European Commission logo
polski polski
CORDIS - Wyniki badań wspieranych przez UE
CORDIS
CORDIS Web 30th anniversary CORDIS Web 30th anniversary

Biocrete – Bio-inspired bacteria-based stress-responsive concrete.

Article Category

Article available in the following languages:

Prace nad uzyskaniem lepszego betonu

Naukowcy pracują nad opracowaniem materiału wydajnego pod względem wykorzystania zasobów, który będzie spełniał te same wymagania konstrukcyjne, co obecnie stosowane betony, przy jednoczesnym zastosowaniu o wiele mniejszych ilości cementu.

Beton, dzięki swojej wytrzymałości, trwałości, wydajności, bezpieczeństwu i niskiej emisji dwutlenku węgla podczas jego produkcji, stał się materiałem budowlanym stosowanym powszechnie na całym świecie. W infrastrukturze betonowej znajdują się także metale, takie jak stal, które ulegają korozji, a sam beton jest podatny na pękanie, w wyniku czego jego jakość się pogarsza, co ostatecznie stwarza zagrożenia związane z bezpieczeństwem. Niedawno opracowano wytwarzany przy pomocy bakterii, samonaprawiający się beton, w którym powstałe pęknięcia same się zasklepiają. Jednak atrakcyjność rynkowa tej technologii jest ograniczona ze względu na niewielką wytrzymałość i kruchość stosowanego w niej węglanu wapnia. Dzięki dofinansowaniu ze środków UE naukowcy z Uniwersytetu Technicznego w Delft i Cornell University stworzyli Biocrete – pierwszy inspirowany naturą, oparty na bakteriach beton reagujący na naprężenia. „Sekretem Biocrete jest połączenie syntezy materiałów inspirowanych naturą i projektowania materiałów cementowych”, mówi Damian Palin, koordynator projektu Biocrete i stypendysta działań „Maria Skłodowska-Curie”. „W wyniku naszych prac powstał beton, w którym powstałe pęknięcia naprawiają się samoczynnie, który ma lepszą wydajność funkcjonalną i zwiększoną trwałość”.

Z dna morza na plac budowy

Zainspirowani formowaniem się muszli morskich naukowcy stworzyli Biocrete, kontrolując wzrost kryształów kalcytu (węglanu wapnia) w anizotropowym żelu agarozowym. Doprowadziło to do opracowania agarozowo-kalcytowego materiału kompozytowego o nowych właściwościach strukturalnych. Wykorzystując cienką warstwę agarozową z włóknistą siecią, badacze mogli tworzyć płyty kompozytowe z kryształów kalcytu zorientowanych równolegle do włókien. Natomiast na odkształconych jednoosiowo cylindrach z żelem agarozowym powstawały kryształy o kształcie ziaren ryżu. „Możliwość kształtowania właściwości i struktury kompozytów krystalicznych za pomocą odpowiednio zaprojektowanych żeli może umożliwić wytwarzanie materiałów kompozytowych o strukturze krystalicznej i anizotropowych właściwościach strukturalno-funkcjonalnych”, mówi Palin. „Takie materiały świetnie nadawałyby się do zastosowań w budownictwie, fotonice oraz do magazynowania i konwersji energii”.

Tworzenie materiału cementowego przy efektywnym wykorzystaniu zasobów

Poprzez poszerzenie wiedzy na temat tworzenia materiałów kompozytowych z kalcytu w systemach z żelem polimerowym, projekt Biocrete położył podwaliny dla dodatkowych badań nad materiałami budowlanymi i konstrukcyjnymi inspirowanymi naturą. „Nasze prace przyczyniły się do zrozumienia procesu powstawania struktur zmineralizowanych w naturze”, zauważa Palin. „Są one również wstępem do produkcji samonaprawiającego się betonu z użyciem kontrolowanego wytrącania się minerałów pod wpływem działania bakterii”. Palin przygotował i prowadził dedykowany kurs na irlandzkim National College of Art and Design, aby dzielić się zdobytą wiedzą z kolejnym pokoleniem projektantów. W ramach opracowanego na bazie projektu kursu, poprzez serię wykładów, warsztatów i wizyt w ośrodku badawczym, przybliżono studentom teoretyczne i praktyczne podejście bazujące na inspiracjach naturą. „Celem tego kursu było zachęcenie studentów do tworzenia projektów inspirowanych naturą”, dodaje Palin. Naukowiec kontynuuje obecnie swoje badania dzięki stypendium przyznanemu przez Kolegium Trójcy Świętej w Dublinie. Badacz skupia się na opracowywaniu rozwiązań opartych na żelu drukowanym w 3D w celu kontrolowania właściwości strukturalnych materiałów cementowych. „Jestem przekonany, że dzięki tym pracom powstanie materiał cementowy wydajny pod względem wykorzystania zasobów, który będzie spełniał wymagania konstrukcyjne stawiane obecnie stosowanym betonom, przy jednoczesnym zastosowaniu o wiele mniejszych ilości cementu”, podsumowuje Palin. „Takie materiały cementowe mogą być istotne przy realizacji do 2050 roku wizji zrównoważonej i neutralnej dla klimatu gospodarki europejskiej”.

Słowa kluczowe

Biocrete, beton, materiał cementowy, cement, infrastruktura, budownictwo, materiały kompozytowe, zrównoważony rozwój, neutralność klimatyczna

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania