Cercetătorii au inventat materialul „viu” care absoarbe CO2 și îl transformă în schelet mineral solid

O echipă de cercetători din Elveția a făcut un pas uriaș în lupta împotriva schimbărilor climatice, inventând un material „viu” care folosește bacterii fotosintetice pentru a extrage dioxidul de carbon (CO2) din atmosferă și a-l transforma într-un schelet mineral solid. Acest material inovator, care se întărește pe măsură ce trece timpul, ar putea revoluționa construcțiile, devenind o soluție sustenabilă pentru stocarea carbonului direct în clădiri.

Cum funcționează acest material unic?

Materialul conține cianobacterii – alge albastre-verzi cu capacitate fotosintetică – ce transformă CO2, lumina solară și apa în oxigen și zaharuri, esențiale pentru creșterea bacteriilor. Mai mult, în prezența unor nutrienți specifici, bacteriile convertesc dioxidul de carbon în minerale solide, precum calcarul, care formează o rețea robustă în interiorul materialului. Această rețea minerală îi conferă rezistență mecanică și stochează carbonul într-o formă mult mai stabilă decât simpla biomasă.

„Materialul poate stoca carbonul nu doar în biomasa sa, ci și sub formă de minerale – o proprietate specială a acestor cianobacterii,” explică Mark Tibbitt, profesor asociat la Institutul Federal Elvețian de Tehnologie (ETH) din Zurich și coautor al studiului publicat pe 23 aprilie în Nature Communications. „Ca material de construcție, ar putea ajuta la stocarea CO2 direct în clădiri în viitor.”

Lucrările de construcții noi au avut cel mai puternic avans

12:05

BET a recuperat teren în ședința de joi

08:40

Fără această capacitate de a forma un schelet mineral, materialul ar fi moale și gelatinos. Prin producerea mineralelor cu ajutorul CO2 și nutrienților, materialul își întărește treptat structura, devenind un candidat ideal pentru aplicații în construcții, scrie Live Science.

Performanță impresionantă în captarea CO2

Cercetătorii au demonstrat că materialul poate capta CO2 în mod continuu timp de 400 de zile consecutive, acumulând aproximativ 26 miligrame de CO2 per gram de material, sub formă de precipitate de carbonat. Această rată este extrem de eficientă și depășește semnificativ alte metode biologice de captare a dioxidului de carbon.

Pe parcursul studiului, materialul a devenit tot mai rigid și mai verde, semn al activității fotosintetice și al mineralizării. Culoarea verde intensă indică stocarea carbonului în biomasa bacteriilor, însă această creștere a biomasei s-a stabilizat după aproximativ 30 de zile. Astfel, captarea carbonului sub formă de biomasa scade după această perioadă, dar procesul de mineralizare continuă.

Structura și potențialul materialului

Baza materialului este un hidrogel 3D imprimabil, un gel poros cu un conținut ridicat de apă, alcătuit din molecule interconectate. Cianobacteriile au fost cultivate în acest hidrogel, care permite pătrunderea luminii, apei și CO2 necesare supraviețuirii bacteriilor. Cercetătorii au testat diverse forme ale hidrogelului pentru a determina geometria optimă care să susțină viața bacteriană.

„Cianobacteriile sunt unele dintre cele mai vechi forme de viață de pe Pământ,” spune Yifan Cui, doctorand în inginerie macromoleculară la ETH Zurich și coautor al studiului. „Ele sunt extrem de eficiente în fotosinteză și pot utiliza chiar și lumina slabă pentru a produce biomasa din CO2 și apă.”

Pentru a susține precipitația mineralelor, materialul a fost hrănit cu apă artificială de mare, bogată în nutrienți precum calciu și magneziu. Cercetătorii urmează să studieze cum aceste substanțe ar putea fi administrate dacă materialul ar fi aplicat pe fațadele clădirilor.

Viitorul materialului: de la laboratoare la arhitectură

La o expoziție de arhitectură din Veneția, echipa a prezentat materialul sub forma a două obiecte ce imită trunchiurile de copaci, fiecare capabil să absoarbă până la 18 kilograme de CO2 pe an – echivalentul unui pin de 20 de ani. Cercetătorii iau în calcul și posibilitatea de a modifica genetic cianobacteriile pentru a spori rata fotosintezei înainte de a le integra în material.

„Vedem acest material viu ca pe o soluție cu consum redus de energie și prietenoasă cu mediul, care poate lega CO2 din atmosferă și completa procesele chimice existente de captare a carbonului,” concluzionează Mark Tibbitt.

Această inovație deschide noi orizonturi în domeniul construcțiilor eco-friendly și al combaterii schimbărilor climatice, oferind o metodă revoluționară de a transforma clădirile în adevărate „plămâni verzi” ce contribuie activ la reducerea emisiilor de dioxid de carbon.