Công nghệ sinh học tạo ra loại bê tông mới có thể tự vá các vết nứt

Các nhà khoa học đã sáng chế một loại bê tông mới có khả năng tự vá vết nứt bằng 'sợi sinh học' của các vi khuẩn được đưa vào trong kết cấu của vật liệu ban đầu.

Bê tông là sản phẩm thường xuyên phải chịu tác động khắc nghiệt của môi trường, dẫn đến sự xuất hiện của các vết nứt và nguy cơ bị ăn mòn. Vì vậy, kết cấu bê tông đòi hỏi phải bảo trì liên tục, tốn kém và không thực tế. 

Các công trình nghiên cứu trước đây đã từng chỉ ra rằng bê tông có thể tự phục hồi nếu thành phần của chúng có chứa những loại vi khuẩn đặc thù.

Tuy nhiên, thách thức lớn nhất là tìm ra biện pháp để giữ cho vi khuẩn tồn tại lâu dài mà không làm hỏng kết cấu bê tông.

Các nhà khoa học tại Đại học Drexel (Mỹ) đã tìm ra giải pháp đột phá cho vấn đề này bằng cách sử dụng các nội bào tử, được bọc trong hydrogel và lớp vỏ polymer bảo vệ.

Nhờ đó, họ đã sáng chế thành công loại bê tông BioFiber, với khả năng tự vá các vết nứt sau khi chúng hình thành.

Trong quá trình sản xuất bê tông BioFiber, một loại sợi polymer đặc biệt được sử dụng. Những sợi polymer này có chức năng kép: chúng vừa cường hóa bê tông, vừa tạo ra cơ chế tự phục hồi.

Các sợi polymer này bao phủ quanh một lớp hydrogel, bên trong có chứa các vi khuẩn bất hoạt - nội bào tử, có khả năng ‘ngủ say’ trong những điều kiện khắc nghiệt, nhưng lại có thể hồi sinh khi môi trường trở nên thuận lợi. 

Bê tông sợi sinh học có thể được sử dụng giống như bê tông thông thường. Tuy nhiên, tính đặc thù của nó chỉ trở nên rõ ràng khi các vết nứt xuất hiện.

Khi nước thẩm thấu thông qua vết nứt, lớp hydrogel bị hòa tan và các vi khuẩn đang ngủ yên sẽ được đánh thức. Vi khuẩn bắt đầu ăn cacbon và canxi từ bê tông xung quanh, tạo thành canxi cacbonat - một chất kết dính, có tác dụng lấp đầy các vết nứt.

BioFiber có thể tự vá các vết nứt chỉ trong 1-2 ngày sau khi chúng xuất hiện. Theo các nhà nghiên cứu, bê tông BioFiber sẽ đơn giản hóa các yêu cầu bảo trì tòa nhà và cũng giảm lượng khí thải CO2 từ quá trình sản xuất bê tông.