Исследователи из Вустерского политехнического института (WPI) используют фермент, содержащийся в красных кровяных тельцах, для создания самовосстанавливающегося бетона, который в четыре раза более долговечен, чем традиционный бетон, продлевая срок службы бетонных конструкций и устраняя необходимость в дорогостоящем ремонте или замене. В работе, опубликованной в рецензируемом журнале Applied Materials Today , используется фермент, который автоматически реагирует с атмосферным углекислым газом (CO2 ) для создания кристаллов карбоната кальция, которые имитируют бетон по структуре, прочности и другим свойствам и могут заполнять трещины. прежде, чем они вызовут структурные проблемы. «Бетон повсеместно используется во всем мире», - сказала Нима Рахбар , доцент кафедры гражданского строительства и экологической инженерии и ведущий автор статьи. Бетон - это наиболее широко используемый в мире строительный материал, созданный руками человека: он является важным компонентом во всем, от мостов до высотных зданий, частных домов, тротуаров и гаражей. Но бетон хрупкий и склонен к растрескиванию от воздействия воды, температурных изменений, напряжения, дорожной соли, дефектов конструкции и других факторов, которые могут привести к потере структурной целостности и необходимости дорогостоящего ремонта или замены. Если крошечные трещины могут быть автоматически устранены при первом запуске, они не превратятся в более серьезные проблемы, требующие ремонта или замены. Это звучит как фантастика, но это реальное решение серьезной проблемы в строительной отрасли ». Вдохновленное процессом переноса CO 2 в природе, исследование Рахбара использует карбоангидразу (CA), фермент, обнаруженный в красных кровяных тельцах, который быстро переносит CO2 из клеток. в кровоток. Фермент СА, который добавляется к бетонному порошку перед его смешиванием и заливкой, действует как катализатор, который заставляет атмосферный CO2 создавать кристаллы карбоната кальция, матрица которых аналогична матрице бетона. Когда в ферментативном бетоне образуется небольшая трещина, фермент внутри бетона соединяется с CO2 в воздухе, вызывая рост новой матрицы, заполняющей трещину. Процесс, который запатентовал Рахбар, может залечить трещины миллиметрового размера в течение 24 часов. Исследовательская статья под названием «Ферментативный самовосстанавливающийся цементный материал» была опубликована в журнале Applied Materials Today , рецензируемом журнале, посвященном передовым применениям новых материалов. Соавторы: Сюзанна Скарлата , профессор химии и биохимии; Джессика Розевиц , бывшая аспирантка, а теперь адъюнкт-преподаватель инженерного факультета; и аспирант Шуай Ван. Команда разработала трехкомпонентный подход, который включает бетонную смесь, которая при использовании для строительства конструкции будет автономно заделывать небольшие образующиеся трещины; смесь, которая может вызвать самовосстановление в более крупных трещинах или отверстиях; и процесс, который можно применить к традиционному бетону для заделки трещин. По словам Рахбара, чтобы залечить большую трещину или отверстие, можно применять кальций и CO 2 , чтобы ускорить автономное заживление. Можно использовать ту же смесь, но с другим процессом нанесения, чтобы инициировать заживление уже затвердевшего традиционного бетона. Рахбар считает, что самовосстанавливающийся бетон может продлить срок службы конструкции, например, с 20 лет до 80 лет.