Viitorul clădirilor este viu: un material pe bază de alge care absoarbe CO₂ și se întărește singur

Lupta împotriva schimbărilor climatice necesită inovații îndrăznețe. Printre acestea, cercetătorii elvețieni tocmai au făcut un pas spectaculos înainte prin crearea unui material „viu” capabil să capteze dioxidul de carbon direct din atmosferă, datorită unui ingredient natural surprinzător: cianobacteriile sau algele albastre-verzi. Acest material, rezultatul unei colaborări la Institutul Federal Elvețian de Tehnologie (ETH) din Zurich, deschide calea pentru clădiri care nu numai că se întăresc singure, dar contribuie și activ la lupta împotriva încălzirii globale. El a fost descris într-un articol publicat în revista Nature Communications.

Cianobacteriile se numără printre cele mai vechi forme de viață de pe Pământ, prezente de peste 3 miliarde de ani. Puterea lor constă în capacitatea lor de a fotosinteza – un proces chimic fascinant care transformă lumina soarelui, apa și dioxidul de carbon (CO₂) în oxigen și zaharuri. Însă ceea ce face ca acest nou material să fie atât de unic este faptul că aceste alge albastru-verzi nu doar stochează carbon în biomasa lor: ele îl transformă și în minerale solide, similar calcarului. Această capacitate dublă este esențială. Într-adevăr, biomasa are limitele sale: creșterea cianobacteriilor atinge un vârf după aproximativ 30 de zile, împiedicând capacitatea lor de a stoca carbon pe termen lung. Mineralizarea, pe de altă parte, creează un schelet intern solid pentru material, întărindu-l și fixând permanent carbonul într-o formă stabilă.

În centrul acestei inovații se află un hidrogel, un gel poros cu un conținut ridicat de apă, a cărui structură este special concepută pentru a găzdui cianobacteriile. Imprimat 3D, acest gel asigură o penetrare optimă a luminii, apei și CO₂ în alge, promovând supraviețuirea și activitatea fotosintetică a acestora. Acest material, atât flexibil, cât și robust, a fost testat cu succes pe o perioadă impresionantă de 400 de zile consecutive. În acest timp, a sechestrat aproximativ 26 de miligrame de CO₂ pe gram, sub formă de precipitate minerale, un randament semnificativ mai mare decât alte metode biologice de captare a carbonului.

Imaginați-vă un viitor în care fațadele clădirilor nu mai sunt doar pasive, ci active în reglarea climei. Acesta este tocmai obiectivul cercetătorilor: să utilizeze acest material „viu” ca placare exterioară a clădirilor, capabil să absoarbă direct CO₂ din aer.

La o recentă expoziție de arhitectură de la Veneția, oamenii de știință au prezentat prototipuri în formă de trunchi de copac, fiecare capabil să absoarbă până la 18 kilograme de CO₂ pe an – echivalentul unui pin de 20 de ani. Această capacitate de absorbție, combinată cu creșterea rezistenței mecanice prin mineralizare, face din acest material o opțiune promițătoare pentru construcții durabile.

Natura nu este singura sursă de inspirație. Cercetătorii intenționează, de asemenea, să îmbunătățească în continuare performanța materialului prin modificarea genetică a cianobacteriilor. Prin creșterea capacității lor fotosintetice, ar fi posibil să se accelereze captarea carbonului și să se maximizeze eficiența materialului. Mai mult, deși studiul a folosit apă de mare artificială pentru a furniza nutrienții necesari, un pas următor va fi înțelegerea modului de integrare a acestor nutrienți în material atunci când este expus la condiții reale, de exemplu, pe fațada unei clădiri.

Acest material viu se remarcă prin impactul său redus asupra mediului. Spre deosebire de metodele industriale de captare a carbonului, care sunt adesea mari consumatoare de energie, această abordare se bazează pe un proces natural, cu consum redus de energie. Fotosinteza funcționează folosind lumina soarelui, ceea ce face ca această tehnologie să fie nu doar inovatoare, ci și ecologică. Mark Tibbitt, coautor al studiului, subliniază că acest material poate completa strategiile existente de sechestrare a carbonului prin captarea CO₂ în mod natural și durabil.

Această inovație elvețiană ilustrează în mod strălucit modul în care convergența biologiei, a materialelor avansate și a ingineriei poate oferi soluții concrete la provocările climatice. Prin integrarea organismelor vii capabile de fotosinteză în materialele de construcție este posibil să ne imaginăm un viitor în care orașele noastre participă activ la reducerea emisiilor de CO₂ atmosferic. Întrucât schimbările climatice necesită acțiuni urgente, acest material „viu” reprezintă o cale promițătoare care merită întreaga noastră atenție. Acesta combină rezistența, durabilitatea și funcționalitatea ecologică, oferind o viziune nouă și ambițioasă pentru arhitectura viitorului.

Știință&Tehnică

Revista “Ştiinţă şi Tehnică“, cea mai cunoscută şi longevivă publicaţie de popularizare a ştiintelor din România