能制造出石灰石的細(xì)菌膠囊被嵌入了混凝土中。(荷蘭代爾夫特科技大學(xué))
人如果斷了腿骨,最終都會(huì)長(zhǎng)好的。成骨細(xì)胞會(huì)生產(chǎn)礦物質(zhì),形成新的骨結(jié)構(gòu),將破碎的骨成分重新粘合到一起。
微生物學(xué)家亨克·楊克斯(Henk Jonkers)就想,為什么建筑物不能自己愈合呢?
楊克斯在荷蘭的代爾夫特科技大學(xué)工作,他受到人類身體的啟發(fā),創(chuàng)造出了可自行愈合的混凝土。他把包含可生產(chǎn)石灰的細(xì)菌連同乳酸鈣一同嵌入混凝土塊中,而這些細(xì)菌要么是嗜堿芽孢桿菌Bacillus pseudofirmus,要么是巴氏芽孢八疊球菌Sporosarcina pasteurii。若是混凝土裂開了,空氣以及水分會(huì)促使細(xì)菌覓食那些乳酸鈣。這些細(xì)菌將乳酸鈣變成了方解石(石灰石里的一種成分),這樣就把裂縫修復(fù)好了。
這一創(chuàng)新,將會(huì)解決世界上最普 遍的建筑材料——混凝土長(zhǎng)久以來存在的問題。混凝土在施工過程中常會(huì)出現(xiàn)小裂縫。這些裂縫不會(huì)立即影響建筑的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,但會(huì)引起滲水的問題。滲水最終會(huì) 腐蝕混凝土中的鋼筋,最后將造成建筑倒塌。有了自我愈合的技術(shù),這些小裂縫便能即刻得到修補(bǔ),延緩未來的漏水現(xiàn)象,并降低隨之而來的維護(hù)的高昂費(fèi)用。細(xì)菌 會(huì)在混凝土中保持休眠長(zhǎng)達(dá)200年,這遠(yuǎn)遠(yuǎn)長(zhǎng)于多數(shù)現(xiàn)代建筑的壽命。
楊克斯已在一所救生站實(shí)地測(cè)試了這種混凝土,因?yàn)榫壬竞苋菀资艿酱箫L(fēng)大浪的沖擊和損害。據(jù)他說,這座建筑自2011年以來一直密不透水。這一發(fā)明最近還使楊克斯獲得了歐洲發(fā)明大獎(jiǎng)(European Inventors Award)的提名, 6月11日在巴黎的頒獎(jiǎng)典禮上將宣布獲獎(jiǎng)名單。
今年,這項(xiàng)技術(shù)將首次上市,并以三種獨(dú)立產(chǎn)品出現(xiàn):自行愈合的混凝土,處理混凝土的研缽,以及液體修復(fù)介質(zhì)。遺憾的是,這項(xiàng)技術(shù)花費(fèi)仍然相當(dāng)高,每平方米大概要花30-40歐 元。這也意味著,一開始,只有那些滲水和腐蝕很嚴(yán)重的建筑項(xiàng)目(比如地下和水下建筑物)才有實(shí)力使用這個(gè)技術(shù)了。細(xì)菌生產(chǎn)方解石所需的乳酸鈣也很貴,這也 是一個(gè)問題,但楊克斯及其團(tuán)隊(duì)正在研究更便宜的以糖為基質(zhì)的替代物。而且,隨著對(duì)這種混凝土的需求增長(zhǎng),價(jià)格就會(huì)下降。
荷蘭科學(xué)家研發(fā)的自我修復(fù)混凝土即將上市
亨克·楊克斯,代爾夫特科技大學(xué)的微生物學(xué)家。
楊克斯說道:“我們最近正在提高生產(chǎn)量,我們期待著,到2016年年中能大量生產(chǎn)這一自行愈合的材料?!?
其他一些自我修復(fù)的混凝土也都在研發(fā)過程中。在英國(guó),巴斯、卡迪夫和劍橋大學(xué)的研究人員,也在研發(fā)與楊克斯的混凝土類似的可以填補(bǔ)裂縫的材料,他們希望能用這種混凝土鋪設(shè)公路,或建造其他一些建筑。他們估計(jì),這一材料能降低成本達(dá)50%。麻省理工學(xué)院的科學(xué)家正在研究另一項(xiàng)混凝土自我修復(fù)系統(tǒng),它可以利用陽光來激發(fā)聚合物微囊,這種物質(zhì)可以填補(bǔ)裂縫。密歇根大學(xué)的一位工程師則研發(fā)出了一種具有超細(xì)纖維的混凝土,它不會(huì)裂開,卻能彎曲自如,如果真的裂開了,其內(nèi)部材料也會(huì)延展,并用碳酸鈣來重新固定自己。
這位工程師名叫維克多·李(Victor Li),他說,他所研發(fā)出的這類產(chǎn)品有一個(gè)優(yōu)勢(shì),即它們確實(shí)能恢復(fù)混凝土承重的能力,而不僅是用可愈合的產(chǎn)品來填補(bǔ)裂隙而已。他說:“我期待著自行愈合的混凝土這幾年就能投入使用?!?
混凝土生產(chǎn)在全球的碳排放中占據(jù)5%的量,而因?yàn)槌鞘谢l(fā)展,全球?qū)炷恋男枨笤谶^去十年中也翻了一倍。因此任何能使混凝土建筑更長(zhǎng)久屹立的技術(shù),都不僅會(huì)降低資金投入,也會(huì)降低碳足跡??雌饋恚G色建筑的未來可能取決于混凝土了。