Бактерии Bacillus признаны лучшими для самовосстановления бетона

Ученые из Университета имени Сесара Вальехо в Перу сравнили бактерии родов Bacillus и Streptomyces как основу для самовосстанавливающегося бетона и установили, что Bacillus эффективнее формирует карбонат кальция, способный укреплять структуру материала и перекрывать микротрещины. Результаты работы опубликованы в журнале Scientific Reports.

Исследование было направлено на поиск микроорганизмов, которые могут работать в щелочной среде бетона и сохранять способность к биоминерализации. Для этого ученые использовали стерилизованный речной песок, помещенный в небольшие колонки, после чего обрабатывали его бактериальными растворами. Наблюдения в течение десяти дней показали, что Streptomyces также образует карбонат кальция, однако кристаллы распределялись по поверхности неравномерно, из-за чего связь между частицами песка оставалась менее прочной.

В образцах с Bacillus были зафиксированы кристаллы размером от 1 до 4 микрометров, равномерно покрывавшие поверхность песчинок. По данным сканирующей электронной микроскопии, эти минеральные отложения формировали микромостики между зернами, что обеспечивало более плотное сцепление. Авторы отмечают, что именно такая структура рассматривается как ключевой механизм самозалечивания трещин в бетоне.

В работе уточняется, что оба рода бактерий были выбраны из-за способности существовать при pH около 8-10, характерном для цементных материалов. Bacillus связывают с ферментативным осаждением кальцита, а Streptomyces — с выработкой карбоангидразы, участвующей в улавливании углекислого газа и образовании минеральных кристаллов.

Бетон остается самым массовым строительным материалом после воды: ежегодный объем его производства в мире составляет около 30 млрд тонн. По данным отраслевых оценок, на цементную промышленность приходится примерно 7-8% глобальных выбросов CO₂. Разработка самовосстанавливающихся составов рассматривается как способ снизить частоту ремонта, увеличить срок службы сооружений и сократить расход новых материалов. Технологии с бактериальной минерализацией уже испытываются для заделки микротрещин в бетонных конструкциях, однако их широкое применение в строительстве пока находится на стадии постепенного внедрения.

Источник: Popular Mechanics