Dùng vi khuẩn gia cố bê tông

Bê tông là vật liệu được sử dụng nhiều thứ nhì thế giới chỉ sau nước - một thực trạng đem lại vấn đề lớn cho môi trường vì quá trình sản xuất chúng tạo ra lượng khí thải carbon khổng lồ. Đã có không ít cải tiến góp phần “xanh hóa” bê tông, tuy nhiên vẫn còn một giải pháp khác: kéo dài tuổi thọ vật liệu.

Tùy thuộc vào môi trường xung quanh mà bê tông có thể yếu dần và hư hỏng sau 50 năm kể từ khi đông kết. Trì hoãn sự xuống cấp bằng cơ chế sửa chữa tự thân theo thời gian thực sẽ giúp sử dụng vật liệu xây dựng này hiệu quả hơn nữa.

Một nhóm nghiên cứu Đại học Drexel phát triển polymer “sợi sinh học” phủ hydrogel vi khuẩn (BioFiber). Polymer được sắp xếp thành dạng lưới khi đổ bê tông, đóng vai trò chất phụ gia gia cố giống như cách người xưa dùng rơm hoặc lông ngựa gia cố gạch hàng nghìn năm trước.

Trưởng nhóm Amir Farnam cho biết: “Trong da chúng ta, mô tiến hành sửa chữa một cách tự nhiên thông qua cấu trúc sợi đa lớp được truyền chất lỏng tự chữa lành là máu. BioFiber bắt chước cơ chế này và sử dụng vi khuẩn để tạo bê tông tự phục hồi trước hư hại”.

Bên trong mỗi BioFiber chứa vi khuẩn lysinibacillus sphaericus dạng nội bào tử bất hoạt. Vi khuẩn lúc hấp thụ chất dinh dưỡng sẽ làm sản sinh quá trình kết tủa canxi cacbonat tạo ra chất giống đá. Như vậy khi bê tông bị nứt khiến BioFiber đứt gãy, nước bên ngoài thâm nhập tiếp xúc với lysinibacillus sphaericus có thể kích hoạt vi khuẩn hoạt động tạo chất lấp đầy vết nứt. Thử nghiệm mà nhóm nghiên cứu thực hiện ghi nhận toàn bộ quá trình chỉ mất 2 ngày.

Dù nhóm vẫn cần tìm hiểu thêm cũng như tìm cách kiểm soát thời gian bê tông tự sửa chữa, nhưng BioFiber đã chứng minh được tiềm năng to lớn, mở ra triển vọng ứng dụng vật liệu tự sửa chữa giảm nhu cầu sản xuất thêm bê tông.