اختراع الخرسانة "ذاتية الإصلاح".

يُعتبر الخرسانة ذاتية الإصلاح، التي تُصلح نفسها باستخدام الضوء والكائنات الدقيقة، إنجازًا ثوريًا يمكن أن يقلل بشكل كبير من تكاليف إصلاح المباني ويطيل عمر البنية التحتية لقرون.

في حال اعتمادها على نطاق واسع، قد يساهم الخرسانة ذاتية الترميم في خفض تكاليف صيانة المباني بشكل ملحوظ - الصورة: كوانتوم نيوز

بحسب موقع "ذا برايت سايد أوف نيوز" ، فإن اختراع الخرسانة ذاتية الإصلاح يعود إلى فريق بحثي في ​​جامعة نبراسكا-لينكولن (الولايات المتحدة الأمريكية) ويحظى بإشادة كبيرة لتطبيقاته العملية، ليس فقط في صناعة البناء.

لماذا تُعتبر تشققات الخرسانة مشكلة خطيرة؟

يُعدّ الخرسانة أكثر مواد البناء استخداماً في العالم . ومع ذلك، فهي عرضة لتكوّن تشققات صغيرة نتيجة لتأثيرات الحرارة أو الانكماش أو الأحمال الثقيلة.

يمكن أن تسمح هذه الشقوق بتسرب الماء والهواء والمواد الكيميائية، مما يتسبب في تآكل حديد التسليح وإضعاف الهيكل، وقد يؤدي ذلك إلى الانهيار إذا لم يتم اكتشافها ومعالجتها على الفور.

في الولايات المتحدة، يكلف اكتشاف وإصلاح تشققات الخرسانة عشرات المليارات من الدولارات سنوياً. إنها عملية معقدة تتطلب تحديد موقع الضرر بدقة وتنفيذ إجراءات إصلاح مكلفة.

تحت قيادة الدكتورة كونغروي غريس جين، استلهم فريق البحث من الأشنات، وهي كائنات تكافلية بين الفطريات والطحالب/البكتيريا الزرقاء قادرة على البقاء في البيئات القاسية.

لقد أعادوا إنشاء هذا النموذج التكافلي في المختبر من خلال الجمع بين الفطريات الخيطية (Trichoderma reesei) والبكتيريا الزرقاء (Anabaena inaequalis أو Nostoc punctiforme) لإنشاء نظام ميكروبي يمكنه البقاء على قيد الحياة بالهواء والماء والضوء فقط.

إن السمة الفريدة لهذا النظام هي قدرته على إنتاج كربونات الكالسيوم تلقائيًا، وهو معدن يعمل على سد الشقوق في الخرسانة دون الحاجة إلى مكملات غذائية خارجية، على عكس الطرق السابقة.

في هذا النظام البيئي الميكروبي، تستخدم البكتيريا الزرقاء الضوء في عملية التمثيل الضوئي، حيث تمتص ثاني أكسيد الكربون والنيتروجين من الهواء لإنتاج المغذيات. وتستخدم الفطريات الخيطية هذه المغذيات للنمو وإنتاج بلورات كربونات الكالسيوم التي تملأ الشقوق.

أظهرت التجارب أن هذا النظام الميكروبي التكافلي يزدهر في بيئات فقيرة بالمغذيات، ومنخفضة الرطوبة، وعالية الحموضة، مثل الخرسانة، وهو ما تعجز عنه العديد من أنواع البكتيريا الأخرى. كما أكدت الاختبارات أن معدل التئام الشقوق أسرع بنسبة تصل إلى 80% مقارنةً بالطرق البكتيرية التقليدية.

وعلى وجه الخصوص، تعتبر هذه الطريقة آمنة بيئياً أيضاً لأنها لا تنتج غازات سامة مثل بعض التقنيات التي تستخدم اليوريا.

التطبيقات العملية والآفاق المستقبلية

إذا تم اعتماد الخرسانة ذاتية الإصلاح على نطاق واسع، فإنها قد تقلل بشكل كبير من تكاليف الصيانة، وتطيل عمر الجسور والطرق والمباني، وحتى الهياكل الفضائية على سطح القمر أو المريخ، حيث يكون الإصلاح شبه مستحيل.

ويتعاون فريق البحث حاليًا مع علماء الاجتماع لفهم التصور العام للعيش في منازل "تختبئ" فيها الكائنات الدقيقة داخل الجدران. كما تُؤخذ العوامل القانونية والأخلاقية في الاعتبار لضمان السلامة والقبول الاجتماعي.

لم يكتفِ فريق العلماء بالنماذج النظرية، بل قاموا بإنشاء عينات ملموسة تحتوي على كائنات دقيقة، وزرعوها في ظروف تحاكي ظروف العالم الحقيقي، مثل درجات الحرارة الدافئة، والرطوبة المتوسطة، ودورات الضوء كما في مواقع البناء. وأظهرت النتائج أن هذا النظام الميكروبي قادر على النمو والعمل بكفاءة دون تعديل جيني، معتمداً فقط على الهواء والضوء.

إذا تم تسويق هذه التقنية، فقد تُحدث ثورة في صناعة البناء العالمية، مما يجعل المدن أكثر استدامة، مع انخفاض الانبعاثات، وأكثر أمانًا للجميع.

مين هاي

المصدر: https://tuoitre.vn/phat-minh-loai-be-tong-tu-va-20250623113630787.htm