Bu ‘Yaşayan’ Beton Sera Gazı Yakıyor

Fotoğraf : Yeni bir “canlı” betondan yapılmış bir yapı, laboratuvardaki yeşil, fotosentez yapan bakterilerin yanında bulunmakta.

Binalar oldukça sıkıcı olabilir. Mimarileri etkileyebilirken, evleri, okulları ve gökdelenleri oluşturan malzemeler çoğunlukla etrafta sadece durur. Ancak bilim insanları çevreye cevap veren ve hatta onu iyileştirmeye yardımcı olabilecek yeni yapı malzemeleri tasarlıyorlar. Bir grup şimdi “yaşayan” bir beton geliştirdi. İçindeki bakteriler materyali oluşturmaya ve daha fazlasını yapmaya yardımcı oluyor. Süreçte, bu beton havadan sera gazını emiyor ve depoluyor. Bu çevre için iyi olacaktır.

Araştırmacılar çalışmalarını 5 Şubat’ta sundular.

Beton, kum veya kayaçların yanı sıra karışımı bir arada tutan çimento gibi bağlayıcılardan oluşur. Her yıl milyarlarca metreküp beton üretiliyor. Bu onu en yaygın yapı malzemelerinden biri yapıyor. Ancak tüm bu beton malzemeler çevresel bir maliyete de sahiptir, çok fazla karbondioksit oluşuma sebep olmaktadırlar.

Karbondioksit güçlü, ısı tutucu bir sera gazıdır. Çoğu insan fosil yakıtlarının yakılmasının çok miktarda bu gazdan oluşmasına sebep olduğunu bilir. Betonda kullanılanlar da dahil, çimento yapmak da aynı şeye sebep olur. Çimento, her yıl havaya salınan tüm karbondioksitin 1/12’sinden fazlasını oluşturmaktadır.

Bakteriler yeni betonun farklı bir şekilde yapılmasına yardımcı olurlar. Bu mikroplar havadaki karbondioksiti alır ve büyümek için kullanırlar. Colorado Boulder Üniversitesi’nden malzeme  bilimci Wil Srubar, bakterilerin bu süreçte yeni betonun sertleştirilmesine yardımcı olacak mineraller yaptıklarını söylüyor. Kullandıkları yeşil renkli bakterilerin çevresel olarak “daha yeşil” beton oluşturduğunu söylüyor.

Ekibi, mikropları kum ve jelatin ile karıştırdı, daha sonra kalsiyum gibi besinleri eklediler. Araştırmacılar mikropları için siyanobakterileri seçtiler. Srubar, bunların balık tankında yetişen bakteri veya yeşil algler gibi olduklarını belirtiyor. Büyümelerini hızlandıran şekeri yapmak için bakteriler, karbondioksit ve ışığı kullanıyorlar. Bu sürece fotosentez deniyor.

Fotosentez yaparken mikroplar havadan karbondioksit emerler. Yani bu süreç “karbon salmıyor. Malzemelerde karbon depolanıyor”diye açıklıyor Anne Meyer. Sentetik bir biyolog olarak, malzeme yapmak için bakteri mühendisliği yapıyor. New York’taki Rochester Üniversitesi’nde çalışıyor ve kendisi bu çalışmaya dahil değildi.

Bakteriler fotosentez yaparken, karışımın pH’ını arttırırlar. Bu daha temel ortam, az miktarda kalsiyum karbonat kristalinin oluşmasına neden olur. Kalsiyum karbonat çimentoda önemli bir bileşendir. Bu parçalar, tuğla haline getirilip soğutulduktan sonra yeni betonu daha sert hale getirir.

Hayatta Kalmak

Mikroplar sertleşmiş betonda hayatta kalabilirlerse, Srubar’ın ekibi yeni tuğlalar için malzeme üretmeye yardımcı olabileceklerini düşündü. Fikri test etmek için bir bloğu böldüler ve parçalarını erittiler. Karışıma daha fazla besin eklediler – ve bakteriler büyüdü. İlave kum ile karışım iki yeni beton blok inşa etmek için yeterli organizmaya sahipti.

Ekip daha sonra bu karışımı yeni bir çift blok halinde kalıpladı. Üç kez bölünerek, eriterek ve büyüyerek orijinal mikropların yavrularından sekiz büyük torun tuğlası yaptılar. Srubar, büyüyen bakterilerin materyali üretmesine yardımcı olduğundan, bu betonun kullanılacağı yerde yapılabileceğine dikkat çekiyor.

Meyer, “Bu harika bir yaklaşım” diyor. “Tüm teknikleri çok kolay.” Meyer, inşaat malzemelerinin uzman olmayanların eline bırakılabileceğini söylüyor.

Ancak bu yaklaşım en azından henüz normal betona bir son vermeyecektir. “Kontaminasyon konusunda dikkatli olmalısınız,” diyor Meyer. Srubar’ın grubu, kontaminasyonun önlenmesinin kolay olduğu bir laboratuvarda çalıştı. Gerçek dünyada, diğer mikroplar karışıma girebilir. Bu mikroplar siyanobakterilerden daha hızlı büyürlerse, devralabilirler. Bu diğer mikroplar zararlı olabilir veya betonun özelliklerini değiştirebilirler. Örneğin, karbon depolamaya yardımcı olmayabilir veya yeni malzemeler üretmek için büyümeyebilirler.

Bu bakterilerin hayatta kalmak için belirli koşullara da ihtiyaçları vardır. Kuru olduğu yerde hayatta kalamazlar. Bağıl nem havadaki su buharı miktarıdır (ne kadar tutabildiğine kıyasla). Yüzde yüz bağıl nemde, beton bakterilerinin çoğu bir ay hayatta kaldı. Meyer, ancak bu nemi yüzde 33’e düşürün ve “iki hafta sonra oldukça dramatik bir şekilde ölürler” diyor.

Bu mikropların, Rochester, N.Y’nin karlı, soğuk kışları boyunca çok iyi bir şekilde işe yaramayacağından şüpheleniyor. Bu tür yapı malzemeleri sadece tüm yıl sıcak ve nemli yerlerde çalışabilir.

Fotoğraf: Bu “yaşayan” beton bloklar halinde kalıplanıyor.

Binalar Canlandığında

Şimdilik, bunlar büyük sınırlamalar. Bu nedenle Sarah Glaven, “yaşayan yapı malzemelerinin yakın zamanda mevcut yapı malzemelerimizin yerini almayacağını” düşünüyor. Glaven, Washington DC’deki Donanma Araştırma Laboratuvarı’nda biyologdur ve bu çalışmaya dahil edilmemiştir.

Yine de, biyolojinin bir gün binalarımızın mühendisliğinde nasıl bir rol oynayabileceği konusunda heyecanlı. Zaten “bakteriler her yerde ve her şeyin üzerinde var” diye belirtiyor Glaven. “Onları mutlu edersek, malzemelerimizi onarmaya veya bu malzemeleri tekrar kullanmaya yardımcı olabilirler.” Araştırmacılar, erittikleri eski bloklardan yeni blok malzemeleri yetiştirerek, yaşayan bir betonun nasıl geri dönüştürülebileceğini gösterdiler.

Mikroplar, onlara başka şekillerde veremeyeceğimiz malzeme özellikleri bile verebilir. Örneğin, kendi kendini iyileştirme. Bir kesik aldığımızda cildimiz yeniden doğar. Glaven, “Hayatta olan malzemeleriniz varsa, aynı şeyi yapabilirler” diyor.

Canlı malzemeler de insanlarla yeni şekillerde etkileşime girebilir. Srubar, koku veren mikroplu yapı malzemelerini öngörüyor. Belki de çilek kokusu gibi küçük molekülleri salarak havaya güzel kokular salabilirler veya renk değiştirerek havada çok fazla karbondioksit olup olmadığını ortaya çıkarabilirler. Hatta belirli bir ışık kaynağı altında renkli ışık vererek gizli mesajları bile paylaşabilirler.

“Doğa günlük yaşamımızda kullanabileceğimiz çok güzel şeyler keşfetti” diyor Srubar. “Sadece biraz daha dikkat etmemiz gerekiyor.”

Kaynak : sciencenewsforstudents.org