Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Cegły regenerujące się z połówki? Z żyjącym materiałem z Kolorado to możliwe

Recommended Posts

W budownictwie od dawna wykorzystuje się materiały pochodzenia biologicznego, np. drewno. Gdy się ich używa, nie są już jednak żywe. A gdyby tak stworzyć żyjący budulec, który jest w stanie się rozrastać, a przy okazji ma mniejszy ślad węglowy? Naukowcy nie poprzestali na zadawaniu pytań i zabrali się do pracy, dzięki czemu uzyskali beton i cegły z bakteriami.

Zespół z Uniwersytetu Kolorado w Boulder podkreśla, że skoro udało się utrzymać przy życiu pewną część bakterii, żyjące, i to dosłownie, budynki nie są wcale tylko i wyłącznie pieśnią przyszłości.

Pewnego dnia takie struktury będą mogły, na przykład, same zasklepiać pęknięcia, usuwać z powietrza niebezpieczne toksyny, a nawet świecić w wybranym czasie.

Na razie technologia znajduje się w powijakach, ale niewykluczone, że kiedyś żyjące materiały poprawią wydajność i ekologiczność produkcji materiałów budowlanych, a także pozwolą im wyczuwać i wchodzić w interakcje ze środowiskiem - podkreśla Chelsea Heveran.

Jak dodaje Wil Srubar, obecnie wytworzenie cementu i betonu do konstruowania dróg, mostów, drapaczy chmur itp. generuje blisko 6% rocznej światowej emisji dwutlenku węgla.

Wg Srubara, rozwiązaniem jest "zatrudnienie" bakterii. Amerykanie eksperymentowali z sinicami z rodzaju Synechococcus. W odpowiednich warunkach pochłaniają one CO2, który wspomaga ich wzrost, i wytwarzają węglan wapnia (CaCO3).

Naukowcy wyjaśnili, w jaki sposób uzyskali LBMs (od ang. living building material, czyli żyjący materiał), na łamach pisma Matter. Na początku szczepili piasek żelatyną, pożywkami oraz bakteriami Synechococcus sp. PCC 7002. Wybrali właśnie żelatynę, bo temperatura jej topnienia i przejścia żelu w zol wynosi ok. 37°C, co oznacza, że jest kompatybilna z temperaturami, w jakich sinice mogą przeżyć. Poza tym, schnąc, żelatynowe rusztowania wzmacniają się na drodze sieciowania fizycznego. LBM trzeba schłodzić, by mogła się wytworzyć trójwymiarowa hydrożelowa sieć, wzmocniona biogenicznym CaCO3.

Przypomina to nieco robienie chrupiących ryżowych słodyczy, gdy pianki marshmallow usztywnia się, dodając twarde drobinki.

Akademicy stworzyli łuki, kostki o wymiarach 50x50x50 mm, które były w stanie utrzymać ciężar dorosłej osoby, i cegły wielkości pudełka po butach. Wszystkie były na początku zielone (sinice to fotosyntetyzujące bakterie), ale stopniowo brązowiały w miarę wysychania.

Ich plusem, poza wspomnianym wcześniej wychwytem CO2, jest zdolność do regeneracji. Kiedy przetniemy cegłę na pół i uzupełnimy składniki odżywcze, piasek, żelatynę oraz ciepłą wodę, bakterie z oryginalnej części wrosną w dodany materiał. W ten sposób z każdej połówki odrośnie cała cegła.

Wyliczenia pokazały, że w przypadku cegieł po 30 dniach żywotność zachowało 9-14% kolonii bakteryjnych. Gdy bakterie dodawano do betonu, by uzyskać samonaprawiające się materiały, wskaźnik przeżywalności wynosił poniżej 1%.

Wiemy, że bakterie rosną w tempie wykładniczym. To coś innego niż, na przykład, drukowanie bloku w 3D lub formowanie cegły. Gdybyśmy mogli uzyskiwać nasze materiały [budowlane] na drodze biologicznej, również bylibyśmy w stanie produkować je w skali wykładniczej.

Kolejnym krokiem ekipy jest analiza potencjalnych zastosowań platformy materiałowej. Można by dodawać bakterie o różnych właściwościach i uzyskiwać nowe materiały z funkcjami biologicznymi, np. wyczuwające i reagujące na toksyny w powietrzu.

Budowanie w miejscach, gdzie zasoby są mocno ograniczone, np. na pustyni czy nawet na innej planecie, np. na Marsie? Czemu nie. W surowych środowiskach LBM będą się sprawować szczególnie dobrze, ponieważ do wzrostu wykorzystują światło słoneczne i potrzebują bardzo mało materiałów egzogennych. [...] Na Marsa nie zabierzemy ze sobą worka cementu. Kiedy wreszcie się tam wyprawimy, myślę, że naprawdę postawimy na biologię.

Badania sfinansowała DARPA (Agencja Badawcza Zaawansowanych Projektów Obronnych).


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Już wkrótce elektrownia węglowa Dry Fork znajdująca się w pobliżu miasteczka Gillette w stanie Wyoming będzie wykorzystywała dwutlenek węgla do produkcji materiałów budowlanych. W marcu w elektrowni rozpoczyna się program pilotażowy, w ramach którego CO2 będzie zmieniane w betonowe bloczki.
      Eksperyment prowadzony będzie przez naukowców z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles (UCLA). Przez try miesiące każdego dnia będą oni odzyskiwali 0,5 tony dwutlenku węgla i wytwarzali 10 ton betonu. To pierwszy system tego typu. Chcemy pokazać, że można go skalować, mówi profesor Gaurav Sant, który przewodzi zespołowi badawczemu.
      Carbon Upcycling UCLA to jeden z 10 zespołów biorących udział a ostatnim etapie zawodów NRG COSIA Carbon XPrize. To ogólnoświatowe zawody, których uczestnicy mają za zadanie opracować przełomową technologię pozwalającą na zamianę emitowanego do atmosfery węgla na użyteczny materiał.
      W Wyoming są jeszcze cztery inne zespoły, w tym kanadyjski i szkocki. Pozostałych pięć drużyn pracuje w elektrowni gazowej w Kanadzie. Wszyscy rywalizują o główną nagrodę w wysokości 7,5 miliona dolarów. Zawody zostaną rozstrzygnięte we wrześniu.
      Prace UCLA nad nową technologią rozpoczęto przed około 6laty, gdy naukowcy przyjrzeli się składowi chemicznemu... Wału Hadriana. Ten wybudowany w II wieku naszej ery wał miał bronić Brytanii przed najazdami Piktów.
      Rzymianie budowali mur mieszając tlenek wapnia z wodą, a następnie pozwalając mieszaninie na absorbowanie CO2 z atmosfery. W ten sposób powstawał wapień. Proces taki trwa jednak wiele lat. Zbyt długo, jak na współczesne standardy. Chcieliśmy wiedzieć, czy reakcje te uda się przyspieszyć, mówi Guarav Sant.
      Rozwiązaniem problemu okazał się portlandyt, czyli wodorotlenek wapnia. Łączy się go z kruszywem budowlanym i innymi materiałami, uzyskując wstępny materiał budowlany. Następnie całość trafia do reaktora, gdzie wchodzi w kontakt z gazami z komina elektrowni. W ten sposób szybko powstaje cement. Sant porównuje cały proces do pieczenia ciastek. Mamy oto bowiem mokre „ciasto”, które pod wpływem temperatury i CO2 z gazów kominowych zamienia się w użyteczny produkt.
      Technologia UCLA jest unikatowa na skalę światową, gdyż nie wymaga kosztownego etapu przechwytywania i oczyszczania CO2. To jedyna technologia, która bezpośrednio wykorzystuje gazy z komina.
      Po testach w Wyoming cała instalacja zostanie rozmontowana i przewieziona do National Carbon Capture Center w Alabamie. To instalacja badawcza Departamentu Energii. Tam zostanie poddana kolejnym trzymiesięcznym testom.
      Na całym świecie wiele firm i grup naukowych próbuje przechwytywać CO2 i albo go składować, albo zamieniać w użyteczne produkty. Jak wynika z analizy przeprowadzonej przez organizację Carbon180, potencjalna wartość światowego rynku odpadowego dwutlenku węgla wynosi 5,9 biliona dolarów rocznie, w tym 1,3 biliona to produkty takie jak cementy, asfalty i kruszywa budowlane. Zapotrzebowanie na takie materiały ciągle rośnie, a jednocześnie coraz silniejszy akcent jest kładziony na redukcję ilości węgla trafiającego do atmosfery. To zaś tworzy okazję dla przedsiębiorstw, które mogą zacząć zarabiać na przechwyconym dwutlenku węgla.
      Cement ma szczególnie duży ślad węglowy, gdyż jego produkcja wymaga dużych ilości energii. Każdego roku na świecie produkuje się 4 miliardy ton cementu, a przemysł ten generuje około 8% światowej emisji CO2. Przemysł cementowy jest tym, który szczególnie trudno zdekarbonizować, brak więc obecnie efektywnych rozwiązań pozwalających na zmniejszenie emisji węgla. Technologie wykorzystujące przechwycony CO2 mogą więc wypełnić tę lukę.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Badacze z Malezji stworzyli film biopolimerowy z olejkiem kurkumowym, który hamuje wzrost atakującego często żywność kropidlaka czarnego (Aspergillus niger) i bez problemu rozkłada się w glebie. Za pomocą filmu można by w przyjazny środowisku sposób wydłużyć okres ważności produktów spożywczych.
      Wyciąg z kłącza kurkumy wykazuje aktywność przeciwdrobnoustrojową, w tym przeciwbakteryjną, przeciwgrzybiczną czy przeciwwirusową. Jaskrawopomarańczowe kłącze jest wykorzystywane w tradycyjnej medycynie południowej Azji od tysięcy lat. Inżynier chemik Junaidah Jai z Universiti Teknologi MARA (UiTM) postanowił więc sprawdzić, czy za pomocą olejku kurkumowego można zahamować wzrost kropidlaka, który atakuje produkty spożywcze (tzw. czarna pleśń).
      Malezyjczycy dodawali różne ilości olejku kurkumowego do filmów biopolimerowych, wyprodukowanych ze skrobi z manioku, gliceryny i karboksymetylocelulozy. Filmy o różnej grubości nanoszono na brązowy papier pakowy, który następnie inkubowano z zarodnikami kropidlaka czarnego. Okazało się, że rozwiązanie się sprawdzało; lepsze wyniki uzyskiwano z większą ilością olejku w grubszym filmie.
      Próbki opakowań zamaczano, by symulować kontakt z wilgocią z żywności. Naukowcy mierzyli ilość związków antydrobnoustrojowych uwalnianych z filmu do wody, uciekając się do spektrometrii UV. Stwierdzono, że więcej takich substancji uwalnia się z grubszych filmów. Te najgrubsze uwalniały je zbyt wolno, a najcieńsze zbyt szybko.
      Właściwa kombinacja olejku kurkumowego i grubości filmu ma zasadnicze znaczenie dla hamowania mikroorganizmów powodujących psucie żywności. Optymalna kombinacja będzie różna w zależności od tekstury i kształtu pokarmu, który próbujemy zabezpieczyć - opowiada Jai.
      Akademicy testowali także biodegradowalność powleczonych opakowań. Zakopywali próbki w ziemi, którą wystawiano na oddziaływanie deszczu i słońca. Okazało się, że rozkład zwalniał ze wzrostem zawartości olejku i grubości filmu (większa zawartość olejku "odstraszała" mikroorganizmy glebowe). Po osiągnięciu najwyższego stężenia olejku kurkumowego następowała jednak zmiana. Malezyjczycy uważają, że większa objętość olejku powoduje szybszą biodegradację, oddziałując na właściwości biofilmu: absorbowane są większe ilości wody, dzięki czemu organizmy mogą penetrować opakowanie.
      Ekipa planuje testy sensoryczne, by ocenić akceptację konsumentów dla opakowania i cienkiej warstwy olejku, która będzie pozostawać na produkcie. Jai podkreśla, że trwają poszukiwania podmiotu, który pomoże w komercjalizacji produktu.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Microsoft oznajmił, że ma zamiar nie tylko zredukować zredukować emisję węgla związaną ze swoją działalnością, ale usunie z atmosfery węgiel, który wyemitował w całej swojej historii. Koncern wyznaczył sobie dwa ambitne terminy. Do roku 2030 firma chce tk zmienić sposób swojego działania, że będzie więcej węgla wycofywała z atmosfery niż go emitowała, a do roku 2050 ma zamiar wycofać z atmosfery cały węgiel, jaki w związku z prowadzoną przez siebie działalnością wyemitowała od swojego powstania w 1975 roku. To zdecydowane przebicie zapowiedzi Amazona, który obiecał, że do roku 2040 stanie się firmą neutralną pod względem emisji węgla.
      "Podczas gdy cały świat potrzebuje zredukować emisję netto do zera, ci z nas, których stać na szybsze i bardziej ambitne działanie, powinni to zrobić. Dlatego dzisiaj ogłaszamy nowy plan zredukowania, a docelowo usunięcia z atmosfery, całej emisji powodowanej przez Microsoft", oświadczył prezes Brad Smith.
      Koncern oznajmił, że do 2030 roku o ponad połowę zmniejszy zarówno swoją własną emisję jak i całego swojego łańcucha dostaw. Koncern pomoże swoim dostawcom i innym partnerom w redukcji ich śladu węglowego, przeznaczy też miliard dolarów na rozwój technologii związanych z redukcją emisji węgla, jego przechwytywaniem i usuwaniem z atmosfery. Od przyszłego zaś roku będzie wymagał od swoich nowych partnerów, by wdrażali politykę redukcji emisji. Firma zapowiedziała też, że co roku będzie publikowała Environmental Sustainability Report, w którym szczegółowo przedstawi poziom swojej emisji i działania zmierzające do jej zmniejszenia.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Dzikie jelenie szlachetne z wyspy Rum na Morzu Hebrydzkim ewoluują, by rodzić wcześniej z powodu ocieplenia klimatu. Wcześniejsze badania wykazały, że jelenie rodzą wcześniej od lat 80. XX w.; tempo zmian to ok. 3 dni przesunięcia na dekadę. Wykazano, że po części odpowiada za to wpływ wyższych temperatur na zachowanie i fizjologię zwierząt. Ostatnio naukowcy ujawnili, że w grę wchodzą także zmiany genetyczne spowodowane doborem naturalnym.
      Studium, którego wyniki ukazały się w piśmie PLoS Biology, demonstruje rzadki przykład ewolucji zachodzącej na tyle szybko, że da się ją wykryć na przestrzeni paru dekad.
      Zespół, w którego skład wchodzili m.in. akademicy z Uniwersytetu w Edynburgu, dokonał odkrycia, analizując dane terenowe i genetyczne, zebrane na Rum przez 45 lat (od 1972 r.).
      Samice rozmnażające się wcześniej w ciągu roku mają na przestrzeni życia więcej potomstwa. Ponieważ geny odpowiadające za wcześniejsze rodzenie wiążą się z większym sukcesem reprodukcyjnym, z czasem stały się one częstsze w populacji. W przesłanym Kopalni Wiedzy mailu prof. Josephine Pemberton z Uniwersytetu w Edynburgu wyjaśniła, że dzieje się tak, gdyż mając cielę wcześniej, samice mogą się zregenerować latem, co zwiększa prawdopodobieństwo zarówno ponownego poczęcia w październiku, jak i przeżycia zimy.
      To jeden z tych rzadkich przypadków, kiedy udało się udokumentować ewolucję w działaniu. Tutaj pomaga ona zwierzętom przystosować się do zmiany klimatu - podkreśla dr Timothée Bonnet z Australijskiego Uniwersytetu Narodowego (ANU).

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Wyciąg z owoców euterpy warzywnej (są one lepiej znane jako jagody açaí) pomaga zwalczyć zarodźce malarii. U myszy, które poddaje się takiej terapii, zmniejsza się parazytemia, czyli liczba pasożytów w jednostce krwi, i wydłuża się przeżywalność.
      Autorzy raportu z pisma ACS Omega podkreślają, że w Brazylii owoce euterpy są wykorzystywane w medycynie tradycyjnej do leczenia objawów malarii. W ostatnich latach do popularności owoców poza Brazylią przyczyniła się wysoka zawartość przeciwutleniaczy. Dzięki temu przypominające winogrona jagody zyskały miano superpokarmu. Ich aktywność antyoksydacyjna pochodzi głównie od polifenoli.
      Susanne Mertens-Talcott, Fabio Costa i inni postanowili sprawdzić, czy ekstrakt z jagód aҫaí pomoże leczyć malarię u myszy, a jeśli tak, to czy za efekt terapeutyczny odpowiadają właśnie polifenole.
      Naukowcy analizowali wpływ trzech frakcji: 1) polifenoli ogółem, 2) polifenoli nieantocyjanowych oraz 3) antocyjanów ogółem. Okazało się, że w warunkach in vitro druga frakcja umiarkowanie hamowała wzrost wielolekoopornych i wrażliwych na chlorochinę szczepów zarodźców sierpowych (Plasmodium falciparum).
      Gdy polifenole z jagód (frakcję 1. w dawce 20 mg/kg masy ciała) podawano myszom zarażonym Plasmodium chabaudi, parazytemia spadała aż o 89,4%. Obserwowano też wydłużenie przeżycia; wszystkie gryzonie, którym podano tyle wyciągu, przeżyły ponad 15 dni, nie udało się to natomiast żadnej myszy z grupy kontrolnej.
      Wydaje się, że polifenole nieantycyjanowe z wyciągu z owoców euterpy zaburzają homeostazę białkową pasożytów (proteostaza to równowaga między produkcją i degradacją białek).

      « powrót do artykułu
×
×
  • Create New...