اختراع الخرسانة ذاتية الشفاء

تعتبر الخرسانة ذاتية الشفاء باستخدام الضوء والكائنات الحية الدقيقة خطوة ثورية إلى الأمام، والتي يمكن أن تقلل بشكل كبير من تكلفة إصلاحات البناء وتطيل عمر البنية التحتية لعدة قرون.

الخرسانة ذاتية الشفاء قادرة على خفض تكاليف صيانة البناء بشكل كبير إذا تم تطبيقها على نطاق واسع - صورة: Quantum News

وبحسب موقع The Brighter Side of News ، فإن اختراع الخرسانة ذاتية الشفاء ينتمي إلى فريق بحثي في جامعة نبراسكا-لينكولن (الولايات المتحدة الأمريكية)، وهو موضع تقدير كبير لتطبيقه العملي، ليس فقط في صناعة البناء.

لماذا تعتبر الشقوق الخرسانية مشكلة خطيرة؟

الخرسانة هي مادة البناء الأكثر استخدامًا في العالم . ومع ذلك، فهي عرضة للتشققات الدقيقة نتيجةً لتأثيرات الحرارة أو الانكماش أو الأحمال الثقيلة.

يمكن أن تسمح هذه الشقوق بتسرب الماء والهواء والمواد الكيميائية، مما يؤدي إلى تآكل الفولاذ وإضعاف الهيكل، وقد يؤدي حتى إلى الانهيار إذا لم يتم اكتشافها ومعالجتها على الفور.

في الولايات المتحدة، يُكلّف اكتشاف وإصلاح شقوق الخرسانة عشرات المليارات من الدولارات سنويًا. إنها عملية شاقة تتطلب تحديد موقع الضرر بدقة وتنفيذ إصلاحات مكلفة.

بقيادة الدكتورة كونغروي جريس جين، استلهم الفريق فكرته من الأشنات، وهو كائن حي تكافلي بين الفطريات والطحالب/البكتيريا الزرقاء التي يمكنها البقاء على قيد الحياة في البيئات القاسية.

وقد 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 على الهواء والماء والضوء فقط.

الميزة الخاصة لهذا النظام هي قدرته على إنتاج معادن كربونات الكالسيوم بشكل تلقائي، وهي مادة تساعد على سد الشقوق في الخرسانة دون الحاجة إلى مغذيات إضافية من الخارج مثل الطرق السابقة.

في هذا الميكروبيوم، تستخدم البكتيريا الزرقاء الضوء لعملية التمثيل الضوئي، حيث تمتص ثاني أكسيد الكربون والنيتروجين من الهواء لإنتاج العناصر الغذائية. وتستخدم الفطريات الخيطية هذا المصدر للمغذيات للنمو وتكوين بلورات كربونات الكالسيوم لملء الشقوق.

أظهرت التجارب أن هذه الكائنات الحية الدقيقة التكافلية تزدهر في بيئات فقيرة بالمغذيات، منخفضة الرطوبة، وعالية الحموضة، مثل الخرسانة، حيث لا تستطيع العديد من البكتيريا الأخرى ذلك. كما أكدت الاختبارات أن معدل التئام الشقوق أسرع بنسبة تصل إلى 80% من الطرق البكتيرية التقليدية.

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

التطبيقات العملية والآفاق المستقبلية

إذا تم اعتمادها على نطاق واسع، فإن الخرسانة ذاتية الشفاء يمكن أن تقلل بشكل كبير من تكاليف صيانة البناء، مما يطيل عمر الجسور والمباني وحتى الهياكل الفضائية على القمر أو المريخ، حيث يكون الإصلاح مستحيلاً تقريبًا.

يعمل الفريق أيضًا مع علماء الاجتماع لفهم مشاعر الناس تجاه العيش في منازل تختبئ فيها الميكروبات في جدرانها. كما يُراعى الاعتبارات القانونية والأخلاقية لضمان السلامة والقبول الاجتماعي.

لم يتوقف فريق العلماء عند النموذج النظري، بل ابتكروا عينات ملموسة تحتوي على كائنات دقيقة، زُرعت في ظروف واقعية مُحاكاة، مثل درجة حرارة دافئة ورطوبة متوسطة ودورة إضاءة، كما هو الحال في مواقع البناء. أظهرت النتائج أن نظام الكائنات الدقيقة هذا قادر على النمو والعمل بكفاءة دون تعديل وراثي، بالاعتماد فقط على الهواء والضوء.

إذا تم تسويقها تجاريا، فإن هذه التكنولوجيا قد تؤدي إلى تحويل صناعة البناء العالمية، مما يجعل المدن أكثر استدامة، وأقل انبعاثات، وأكثر أمانا للجميع.

مينه هاي

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