Hasarla aktive olan bir polimer katman, betonun nispeten kısa ömrünü uzatmaya yardımcı olabilir.
Drexel Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, yapı malzemesinin ömrünü uzatmak için betona canlı organizmalar aşılamayı deniyor. Yeni yaklaşım en son teknolojiye dayanıyor olsa da, temel mühendislik stratejisi insan vücudundan kaynaklanıyor.
Beton, yeryüzünde en çok tüketilen malzeme olarak sudan sonra ikinci sırada yer almaktadır; üretim sürecindeki muazzam karbon emisyonları göz önüne alındığında bu istatistik özellikle sorunludur. Binlerce yıllık yapısal malzemeye yönelik bir dizi umut verici, çevreci güncelleme halihazırda çalışmaktadır, ancak betonun çevresel etkisini azaltmanın bir başka yolu da uzun ömürlülüğünü uzatmaktır. Çevresindeki ortama bağlı olarak beton, prizini aldıktan ancak 50 yıl sonra zayıflamaya ve bozulmaya başlayabilir. Doğuştan gelen gerçek zamanlı onarım mekanizmalarını kullanarak bu bozulmayı geciktirmek, malzemeden daha fazla yararlanmak için sağlam bir yol sunabilir.
Yakın zamanda Construction and Building Materials dergisinde yayınlanan yeni bir makalede detaylandırıldığı üzere, Drexel Üniversitesi’ndeki mühendislik araştırmacılarından oluşan bir ekip, yarım milimetre kalınlığında hasara duyarlı bir muhafaza içinde bakteri aşılanmış hidrojel ile kaplanmış yeni bir polimer “BioFiber” geliştirdi. BioFiber daha sonra beton dökülürken ızgara desenli katmanlar halinde düzenlenerek, inşaatçıların binlerce yıldır tuğlaları güçlendirmek için saman veya at kılı kullandıkları gibi bir takviye katkı maddesi olarak hizmet ediyor. Elbette bu takviyeler ancak bu kadarını yapabiliyor; ancak ekibin BioFiberleri bocalamaya başladığında gerçekten parlıyorlar.
Drexel Mühendislik Fakültesi’nde doçent olan ve araştırmanın eş lideri Amir Farnam, 8 Aralık tarihli bir üniversite profilinde “Cildimizde, dokularımız kendi kendini iyileştiren sıvı-kan ile aşılanmış çok katmanlı lifli yapı yoluyla doğal olarak [onarılır]” dedi. “Bu BioFiberler bu konsepti taklit ediyor ve hasara duyarlı, yaşayan, kendi kendini iyileştiren beton oluşturmak için taş yapan bakterileri kullanıyor.”
Her bir BioFiber’in içinde, hareketsiz, endospor formunda bir Lysinibacillus sphaericus önbelleği bulunuyor. Genellikle toprakta bulunan bu bakteri, mikrobiyal kaynaklı kalsiyum karbonat çökelmesi olarak bilinen bir süreçten geçerek besinlerini tüketirken kaya benzeri bir madde oluşturuyor.
Bu durum, bakterinin örneğin popüler bir yapı malzemesinde yeni oluşmuş bir çatlağın yakınında bulunması halinde özellikle kullanışlı olabilir. Ekibin BioFiber’ları stres altında kırıldıktan sonra, dış ortamdan gelen su sonunda betonun içine giriyor ve burada endoskopik bakterilerle temas ediyor. Bu da Lysinibacillus sphaericus’u harekete geçiriyor ve mikrobiyal kaynaklı kalsiyum karbonat çökelmesini başlatırken yüzeye doğru itmeye başlıyor. Bu kalsiyum karbonat daha sonra söz konusu çatlakları doldurarak, kurumuş kanın bir kesiği kaplayıp koruduğu gibi, görünüşte bir çimento kabuğuna dönüşerek sertleşir. Son testlerde beton iki gün içinde kendini “iyileştirdi”.
Araştırmacıların BioFiber katkılı malzemenin onarım süresini daha iyi anlamaları ve kontrol etmeleri gerekse de, kendi kendini iyileştiren malzemeler bir gün iklim açısından maliyetli ek beton ihtiyacını azaltmaya yardımcı olabilir.
*Bu yazı Bacterial ‘blood’ could heal cracks in concrete başlıklı yazıdan çevrilmiştir.
