Badania, w których naturalnie występujące w środowisku bakterie testowane są jako środek naprawczy dla kompozytów cementowych, są prowadzone na Politechnice Lubelskiej. Ich efektem mają być rewolucyjne w budownictwie rozwiązania, które zminimalizują potrzebę stosowania szkodliwych chemikaliów, a jednocześnie wydłużą żywotność konstrukcji betonowych.
Beton, jeden z najczęściej wykorzystywanych materiałów budowlanych, charakteryzuje się dużą wytrzymałością, ale ma też istotną wadę – jest podatny na pęknięcia. Przyczyny tego zjawiska są różne: może ono zachodzić pod wpływem samoistnego skurczu betonu, zmiany temperatury, obciążenia czy nawet drgań spowodowanych bliskością torów kolejowych. Naprawa takich uszkodzeń wiąże się z zastosowaniem środków chemicznych, które zazwyczaj nie są przyjazne dla środowiska. Dlatego naukowcy poszukują rozwiązań, które ograniczałyby tworzenie się rys w kompozytach, oraz takich metod naprawy spękanych struktur, które przy zachowaniu wysokiej efektywności w najmniejszym stopniu oddziałują na środowisko.
W ostatnim czasie popularność zyskuje metoda naprawy rys kompozytów cementowych produktami procesu mikrobiologicznego wytrącania węglanów – MICP (z ang. Microbially Induced Carbonates Precipitation). Również na Politechnice Lubelskiej prowadzone są badania, w których testuje się bakterie jako środek naprawczy dla kompozytów cementowych.
Pomysł polega na tym, żeby wykorzystać szczepy bakterii naturalnie występujące w środowisku, np. w glebie, których produkcja nie szkodzi środowisku. Ale również te bardziej wyselekcjonowane, na przykład pochodzące z Antarktydy – wyjaśnia dr inż. Martyna Janek z Wydziału Budownictwa i Architektury PL.
Bakterie te, w obecności odpowiednich składników odżywczych, są zdolne do wytrącania węglanu wapnia – prostego i powszechnie dostępnego związku chemicznego, który występuje też naturalnie w strukturze matrycy cementowej. Proces naprawy może przebiegać na kilka sposobów. Bakterie mogą być aplikowane powierzchniowo, na przykład przez natryskiwanie ściany lub aplikację past naprawczych, albo dodawane do mieszanki betonowej już na etapie jej produkcji w postaci kapsułek.
Jednak nie tylko bakterie odgrywają kluczową rolę w całym procesie. Istotne są również składniki odżywcze, takie jak azotany, mrówczany czy octany wapnia i magnezu. W najbliższym czasie dr inż. Martyna Janek będzie testować różne kombinacje tych związków, zarówno z bakteriami, jak i bez nich, aby określić, które z nich zapewniają najlepsze rezultaty.
Aspekt biologiczny jest już dobrze znany naukowcom, ale nadal istnieje luka w wiedzy na temat interakcji biologicznej natury procesu ze środowiskiem matrycy kompozytów cementowych. Szczegółowe rozpoznanie przebiegu procesów naprawczych jest gwarantem opracowania najbardziej efektywnych metod naprawy dla różnych szczepów bakterii oraz składników odżywczych. Chcę zbadać wszystkie możliwe kombinacje – podkreśla.
Metoda ta może być szczególnie przydatna przy naprawach obiektów zabytkowych, gdzie istotny jest efekt wizualny oraz przy naprawach konstrukcji betonowych, dla których tradycyjne metody naprawy są nieopłacalne w aspekcie ekonomicznym i ekologicznym.
Ostatecznym celem projektu jest wdrożenie technologii na rynek. Jeśli się powiedzie, można spodziewać się rewolucji w budownictwie – ekologicznych i trwałych rozwiązań, które zminimalizują potrzebę stosowania szkodliwych chemikaliów, a jednocześnie wydłużą żywotność konstrukcji betonowych. Badania finansowane są przez Narodowe Centrum Nauki w ramach konkursu PRELUDIUM. Na ich realizację agencja przeznaczyła prawie 210 tys. zł.
MK, źródło: PL