اختراع بتن «خود-وصله‌ساز»

بتن خود ترمیم شونده با استفاده از نور و میکروارگانیسم‌ها یک گام انقلابی رو به جلو محسوب می‌شود که می‌تواند هزینه‌های تعمیر ساخت و ساز را به میزان قابل توجهی کاهش داده و عمر زیرساخت‌ها را برای قرن‌ها افزایش دهد.

اگر بتن خود-وصله‌ساز به طور گسترده استفاده شود، می‌تواند هزینه‌های نگهداری ساختمان را به میزان قابل توجهی کاهش دهد - عکس: Quantum News

طبق گزارش «The Brighter Side of News» ، اختراع بتن خود-وصله‌ساز متعلق به یک تیم تحقیقاتی در دانشگاه نبراسکا-لینکلن (ایالات متحده آمریکا) است و به دلیل کاربرد عملی آن، نه تنها در صنعت ساخت و ساز، بسیار مورد توجه قرار گرفته است.

چرا ترک خوردگی بتن یک مشکل جدی است؟

بتن پرکاربردترین مصالح ساختمانی در جهان است. با این حال، به دلیل گرما، انقباض یا بارهای سنگین، مستعد ترک‌های ریز است.

این ترک‌ها می‌توانند به آب، هوا و مواد شیمیایی اجازه نفوذ دهند، فولاد را دچار خوردگی کنند و سازه را تضعیف کنند، و حتی در صورت عدم تشخیص و درمان سریع، منجر به فروپاشی شوند.

در ایالات متحده، تشخیص و تعمیر ترک‌های بتنی سالانه ده‌ها میلیارد دلار هزینه دارد. این یک فرآیند دشوار است که نیاز به یافتن محل دقیق آسیب و اجرای تعمیرات پرهزینه دارد.

این تیم به رهبری دکتر کونگری گریس جین، از گلسنگ‌ها، یک ارگانیسم همزیست بین قارچ‌ها و جلبک‌ها/سیانوباکتری‌ها که می‌توانند در محیط‌های سخت زنده بمانند، الهام گرفتند.

آنها این مدل همزیستی را در آزمایشگاه با ترکیب قارچ‌های رشته‌ای (Trichoderma reesei) و سیانوباکتری‌ها (Anabaena inaequalis یا Nostoc punctiforme) بازسازی کردند تا یک سیستم میکروبی ایجاد کنند که بتواند فقط با هوا، آب و نور زنده بماند.

ویژگی خاص این سیستم، توانایی آن در تولید خودکار مواد معدنی کربنات کلسیم است، ماده‌ای که به آب‌بندی ترک‌های بتن بدون نیاز به افزودن مواد مغذی از خارج مانند روش‌های قبلی کمک می‌کند.

در این میکروبیوم، سیانوباکتری‌ها از نور برای فتوسنتز استفاده می‌کنند و دی‌اکسید کربن و نیتروژن را از هوا جذب می‌کنند تا مواد مغذی ایجاد کنند. قارچ‌های رشته‌ای از این منبع مواد مغذی برای رشد و ایجاد کریستال‌های کربنات کلسیم برای پر کردن ترک‌ها استفاده می‌کنند.

آزمایش‌ها نشان داده‌اند که این میکروارگانیسم همزیست در محیط‌های فقیر از مواد مغذی، کم‌رطوبت و با pH بالا مانند بتن، جایی که بسیاری از باکتری‌های دیگر نمی‌توانند، رشد می‌کند. آزمایش‌ها همچنین تأیید کرده‌اند که سرعت ترمیم ترک تا 80٪ سریع‌تر از روش‌های باکتریایی مرسوم است.

به طور خاص، این روش برای محیط زیست نیز بی‌خطر است زیرا مانند برخی از تکنیک‌های استفاده از اوره، گازهای سمی ایجاد نمی‌کند.

کاربردهای عملی و چشم‌اندازهای آینده

اگر بتن خود ترمیم شونده به طور گسترده مورد استفاده قرار گیرد، می‌تواند هزینه‌های نگهداری ساخت و ساز را به میزان قابل توجهی کاهش دهد و عمر پل‌ها، ساختمان‌ها و حتی سازه‌های فضایی را در ماه یا مریخ، جایی که تعمیر تقریباً غیرممکن است، افزایش دهد.

این تیم همچنین با جامعه‌شناسان همکاری می‌کند تا بفهمد مردم چه احساسی نسبت به زندگی در خانه‌هایی دارند که میکروب‌ها در دیوارهایشان «کمین کرده‌اند». عوامل قانونی و اخلاقی نیز برای اطمینان از ایمنی و پذیرش اجتماعی در نظر گرفته می‌شوند.

این گروه از دانشمندان نه تنها به مدل نظری بسنده نکردند، بلکه نمونه‌های بتنی حاوی میکروارگانیسم‌ها را در شرایط واقعی شبیه‌سازی شده مانند دمای گرم، رطوبت متوسط ​​و چرخه روشنایی مانند محل ساخت و ساز کشت دادند. نتایج نشان داد که این سیستم میکروارگانیسمی می‌تواند بدون اصلاح ژنتیکی و تنها با تکیه بر هوا و نور، رشد کرده و به طور مؤثر عمل کند.

در صورت تجاری‌سازی، این فناوری می‌تواند صنعت ساخت و ساز جهانی را متحول کند و شهرها را برای همه پایدارتر، با انتشار کمتر گازهای گلخانه‌ای و ایمن‌تر سازد.

مین های

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