Les matériaux de construction vivants peuvent être sculptés dans une gamme de formes et de tailles. Crédit:CU Boulder College of Engineering &Applied Science
Des chercheurs de l'Université du Colorado à Boulder ont développé une nouvelle approche pour concevoir des bâtiments plus durables avec l'aide de certains des plus petits entrepreneurs.
Dans une étude qui paraîtra le 15 janvier dans la revue Question , l'ingénieur Wil Srubar et ses collègues décrivent leur stratégie d'utilisation de bactéries pour développer des matériaux de construction qui vivent et se multiplient - et pourraient réduire l'empreinte carbone, pour démarrer.
« Nous utilisons déjà des matériaux biologiques dans nos bâtiments, comme le bois, mais ces matériaux ne sont plus vivants", a déclaré Srubar, professeur adjoint au Département de civil, Génie de l'Environnement et de l'Architecture (CEAE). « Nous demandons : Pourquoi ne pouvons-nous pas les garder en vie et faire en sorte que cette biologie fasse quelque chose de bénéfique ? trop?"
Vous ne pouvez pas encore acheter ces micro-organismes transformés en briques chez votre Home Depot local. Mais les chercheurs disent que leur capacité à maintenir leurs bactéries en vie avec un taux de réussite élevé montre que les bâtiments vivants pourraient ne pas être trop éloignés à l'avenir.
De telles structures pourraient, un jour, guérir leurs propres fissures, aspirer les toxines dangereuses de l'air ou même briller sur commande.
"Le ciel est la limite de notre créativité, " a déclaré Srubar.
Il n'en va peut-être pas de même pour les matériaux de construction actuels qui ressemblent davantage à des cadavres, dont il a dit qu'il peut être coûteux et polluant à fabriquer :fabriquer le ciment et le béton seuls nécessaires pour les routes, des ponts, gratte-ciel et autres structures génèrent près de 6 % des émissions annuelles mondiales de dioxyde de carbone.
La solution de Srubar :embaucher des bactéries.
En particulier, lui et ses collègues ont expérimenté des cyanobactéries appartenant au genre Synechococcus. Dans les bonnes conditions, ces microbes verts absorbent le dioxyde de carbone gazeux pour les aider à se développer et à fabriquer du carbonate de calcium, l'ingrédient principal du calcaire et, il s'avère, ciment.
Pour commencer le processus de fabrication, les chercheurs inoculent des colonies de cyanobactéries dans une solution de sable et de gélatine. Avec les bons réglages, le carbonate de calcium produit par les microbes minéralise la gélatine qui lie le sable et, presto, une brique.
"C'est un peu comme faire des friandises croustillantes au riz où vous durcissez la guimauve en ajoutant de petits morceaux de particules dures, " a déclaré Srubar.
Ces blocs, incorporer des bactéries, sont rustiques et peuvent même se multiplier, semblable aux microbes dans une boîte de Pétri. Crédit:CU Boulder College of Engineering &Applied Science
En prime, de telles briques élimineraient en fait le dioxyde de carbone de l'air, ne pas le refouler.
Ils sont durables, trop. Dans la nouvelle étude, l'équipe a découvert que dans une gamme de conditions d'humidité, ils ont à peu près la même résistance que le mortier utilisé par les entrepreneurs aujourd'hui.
"Tu peux marcher dessus, et ça ne cassera pas, " il a dit.
Les chercheurs ont également découvert qu'ils pouvaient faire reproduire leur matériel. Coupez une de ces briques en deux, et chacune des moitiés est capable de devenir une nouvelle brique.
Cyanobactéries photosynthétiques vertes se développant et se minéralisant dans la structure sable-hydrogel. Le matériau vivant a une résistance similaire au mortier à base de ciment. Crédit :Collège d'ingénierie et de sciences appliquées de l'Université du Colorado à Boulder
Ces nouvelles briques sont résilientes :selon les calculs du groupe, environ 9-14% des colonies bactériennes dans leurs matériaux étaient encore en vie après 30 jours et trois générations différentes sous forme de briques. Bactéries ajoutées au béton pour développer des matériaux auto-cicatrisants, en revanche, ont tendance à avoir des taux de survie inférieurs à 1 %.
"Nous savons que les bactéries se développent à un rythme exponentiel, " a déclaré Srubar. " C'est différent de la façon dont nous, dire, Imprimez en 3D un bloc ou moulez une brique. Si nous pouvons cultiver nos matériaux biologiquement, alors nous pouvons fabriquer à une échelle exponentielle."
Il note qu'il y a beaucoup de travail à faire avant que cela n'arrive. Les cyanobactéries de l'équipe, par exemple, ont besoin de conditions humides pour survivre, ce qui n'est pas possible dans les régions plus arides du monde. Lui et son équipe travaillent donc à concevoir des microbes plus résistants au dessèchement afin qu'ils restent vivants et fonctionnels.
Mais les possibilités sont grandes. Srubar imagine un avenir dans lequel les fournisseurs pourraient envoyer par la poste des sacs remplis d'ingrédients desséchés pour fabriquer des matériaux de construction vivants. Il suffit d'ajouter de l'eau, et les personnes sur place pourraient commencer à se développer et à façonner leurs propres foyers microbiens.
"La nature a compris comment faire beaucoup de choses d'une manière intelligente et efficace, " a déclaré Srubar. "Nous devons juste faire plus attention."
