Sürdürülebilir Yapılar İçin Devrim: Bakteri Kabı ile Betonun Ömrü Uzuyor
Bakteri kabı, beton altyapı için kendi kendini iyileştirme sistemi oluşturabilir
Drexel Üniversitesi Mühendislik Fakültesi’ndeki araştırmacılar, betonun dayanıklılığını artırabilecek ve çatlakları onarabilecek beton yapılar yapmanın eski numarasına yeni bir dokunuş getirmeyi umuyorlar.
Elyaf takviyeli, ilk masonların at kıllarını çamura karıştırmasından beri kullanılmaktadır. Bununla birlikte, Drexel’in araştırma ekibi, hasarı onarmak için beton iyileştirici bakterilerin çatlak bölgesine akmasına izin vermek için güçlendirilmiş lifleri canlı bir doku sistemine dönüştürmeye karar verdi.
Yapısal ve yapı Malzemeleri Dergisindeki yakın tarihli bir rapora göre, Drexel’in “biyofiberleri” bakteri yüklü hidrojeller ve koruyucu, hasara duyarlı kabuklarla kaplanmış polimer liflerden oluşuyor ve ekip, beton yapılara gömülü biyofiberlerin ızgara dayanıklılığını artırdığını buldu. Harika bir deneyimdi. Yapı çatlaklarının büyümesini önleyebilir ve kendi kendini iyileştirebilir.
Araştırma ekibinin liderlerinden biri olan Mühendislik Fakültesi’nde doçent olan Amir Farnham, “Bu, doğadan ilham almak ve yapı malzemelerini geliştirmek için devam eden çabalarımız için heyecan verici bir gelişme” dedi.1.
“Yaşlanan beton yapıların hasar gördüğünü, işlevsel ömürlerinin kısaldığını ve yüksek maliyetli kritik onarımlar gerektirdiğini her gün görüyoruz. Kendilerini iyileştirebileceklerini hayal edebilirsiniz. Cildimizde dokularımız bunu kendi kendini iyileştiren bir sıvı olan kanımızla aşılanmış çok katmanlı lifli bir yapı ile doğal olarak yapar. Bu biyo-lifler bu kavramı taklit eder ve hasara duyarlı, canlı, kendi kendini iyileştiren beton oluşturmak için taş yapıcı bakterileri kullanır.”
Betonun ömrünü uzatmak sadece inşaat sektörüne bir fayda sağlamakla kalmıyor, aynı zamanda dünyanın dört bir yanındaki sera gazlarını azaltmak isteyen ülkeler için de bir öncelik haline geldi. Kireçtaşı, kil ve şeyl gibi mineral karışımları beton bileşenler 2 oluşturmak üzere karıştırılır.Yukarıdaki sıcaklıklarda yanma işlemi.000 Fahrenheit, küresel sera gazı emisyonlarının% 8’ini oluşturur.
Beton yapılar çevreye bağlı olarak sadece 50 yılda bozulabilir. Yıkım ve yeni binalara olan talebin artması sırasında beton, dünyada en çok tüketilen ve en çok talep gören yapı malzemesidir.
Uzun vadeli beton üretimi, yalnızca altyapı onarımlarının uzun vadeli maliyetini azaltmak için değil, aynı zamanda küresel ısınmaya katkısını azaltmak için de önemli bir adımdır.
Drexel, son 10 yılda betonun sürdürülebilirliğinin ve dayanıklılığının nasıl geliştirilebileceğine öncülük etmiştir.Farnham’ın laboratuvarı, Savunma Bakanlığı’nın harap yapıyı yenileme çabalarına dahil olan bir ekibin parçası.
Farnham’ın laboratuvarında doktora adayı ve baş araştırmacı olan Mohammad Hushmand, “Biyolojik olarak kendi kendini iyileştiren çimento kompozitleri kavramı, Gelişmiş Altyapı Malzemeleri Laboratuvarı’nda birkaç yıldır besleniyor” dedi.
“Biyofiber Projesi, inşaat mühendisliği, biyoloji, kimya ve malzeme bilimi alanlarındaki uzmanlığı bir araya getiren işbirliğine dayalı, disiplinler arası bir çabayı temsil ediyor Aralık Aralık Temel amaç, bu farklı disiplinlerin kesiştiği noktada yeni standartlar belirleyerek çok işlevli, kendi kendini iyileştiren biyofiber teknolojisinin gelişimine öncülük etmektir.”
Ekibin biyofiber oluşturma yaklaşımı, cilt dokularının kendi kendini iyileştirme yeteneğinden ve vasküler sistemin organizmaların yaraları iyileştirmesine yardımcı olmadaki rolünden ilham aldı. Biyomineralize bakterilerin yardımıyla beton altyapının kendini onarmasını sağlamak için geliştirilmiş biyolojik bir teknoloji kullanır.
Margaret C, Mühendislik Fakültesi’nden mezun oldu. Burns Mühendisliği Başkanı Caroline Schauer, Doçent Christopher Sales ve Yardımcı Doçent Ahmad Najafi liderliğindeki bir araştırma ekibiyle çalışan grup, lif için biyolojik bir iyileştirici ajan olarak bir tür Lysinibacillus sphaericus bakterisi tanımladı.
Bu sağlam bakteri tipik olarak toprakta bulunur ve mikrobiyal kaynaklı kalsiyum karbonat çökeltmesi adı verilen biyolojik bir işlemle betondaki açık çatlakları stabilize edebilen ve sertleştirebilen kaya benzeri malzemeler oluşturma yeteneğine sahiptir.
Bakteriler iç sporlar oluşturmak üzere uyarıldığında, betonun içindeki sert koşullara dayanabilir ve aktive olana kadar uykuda kalabilirler.
Schauer, “Bu araştırmanın en güzel yanlarından biri, herkesin soruna farklı uzmanlıklardan yaklaşması ve yeni biyofiberler yaratma çözümlerinin çok daha güçlü olmasıdır” dedi.1111
Çalışmanın ortak yazarı Dr. David Koch, “Bakteri, hidrojel ve polimer kaplamaların doğru kombinasyonunu seçmek bu çalışmanın ve biyofibellerin işlevinin merkezinde yer aldı” diyor. Doğadan ilham almak bir şeydir, ancak onu işlevsel yapılarda bir arada bulunabilen biyolojik bileşenlerden oluşan uygulamalara ayırmak önemlidir.
Biyofiberi monte etmek için ekip, beton yapıları yavaşlatabilen ve destekleyebilen bir polimer elyaf çekirdeği ile başladı. Lifleri, iç sporları içeren bir hidrojel tabakası ve ardından tüm düzeneği, cilt dokusu kadar hasara duyarlı bir polimer kabuk ile kapladı. Tüm düzeneğin kalınlığı 0,5 milimetreden biraz fazladır.
Beton dökülürken ızgaraya yerleştirilen biyofiber, takviye edici bir destek görevi görür. Ancak gerçek yetenekleri, ancak çatlak, elyafın dışındaki polimer kabuğa nüfuz edecek kadar betona nüfuz ederse ortaya çıkar.
Su çatlağa doğru hareket ettiğinde ve sonunda biyolojik elyafa ulaştığında, hidrojel genişler ve kabuğu terk eder ve çatlağın yüzeyine doğru hareket eder. Bu sırada bakteriler, betonda karbon ve besin kaynaklarının varlığında iç spor formundan aktive edilir. Betonda kalsiyum ile reaksiyona giren bakteriler, yüzeydeki çatlakları doldurmak için çimento malzemesi görevi gören kalsiyum karbonat üretir.
İyileşme süresi nihayetinde çatlağın boyutuna ve bakterilerin aktivitesine bağlıdır – ekip şu anda bu mekanizma üzerinde çalışıyor – ancak ilk işaretler bakterilerin işini sadece 1-2 günde yapabileceğini gösteriyor.
“Kendi kendini onarmanın dinamiklerini incelemek çok fazla çalışma gerektirirken, bulgularımız dış müdahale olmadan çatlak oluşumunu durdurduğunu, stabilize ettiğini ve onardığını gösteriyor” dedi.”Bu, biyofiberlerin bir gün ‘yaşayan’ somut bir altyapı oluşturmak ve ömrünü uzatmak için kullanılabileceği ve pahalı onarım ve değiştirme ihtiyacından kaçınabileceği anlamına geliyor.””Olacak.””
Derleyen: Deniz KAFKAS
Kaynak: Sürdürülebilir Yapılar İçin Devrim: Bakteri Kabı ile Betonun Ömrü Uzuyor
Bilim İnsanları Atmosferin 14 Milyon Yıldır Böyle Olmadığı Uyarısında Bulundu