Biomattoni a partire da batteri: lo studio dell’Università del Colorado-Boulder
Ecco il “calcestruzzo vivente” ottenuto da una colonia di batteri Synechococcus e una miscela di sabbia, gelatina e acqua
Lo studio Biomineralization and Successive Regeneration of Engineered Living Building Materials, pubblicato sulla rivista Matter, parte dalla combinazione di anidride carbonica, sabbia, gelatina e batteri: è questa la ricetta alla quale ha lavorato il team guidato dal prof. Wil Srubar dell’Università del Colorado a Boulder.
La miscela inziale, composta da sabbia e un idrogel a base di gelatina è posta in stampi a forma di mattone dove vengono aggiunti i cianobatteri Synechococcus. Si tratta di una classe di microbi in grado di effettuare la fotosintesi per produrre la precipitazione del carbonato di calcio a partire dalla CO2 atmosferica , composto rigido che si trova ad esempio nelle conchiglie.
Il Synechococcus semina carbonato di calcio nella miscela gelatinosa, trasformandola in una sostanza dura mineralizzata. Rispetto a un materiale analogo che non contiene cianobatteri, questa miscela ha il 15% di resistenza allo schiacciamento in più.
Non ha, però, resistenza alla compressione comparabile a quella dei normali mattoni. I biomattoni hanno un comportamento simile a quello di una malta indurita.
La parte più interessante della ricerca è tuttavia legata ad un'altroaspetto: durante i test sui nuovi biomattoni, gli scienziati hanno scoperto che circa il 9-14 per cento delle colonie batteriche erano ancora in vita 30 giorni dopo l’estrazione dagli stampi. “Taglia uno di questi mattoni a metà e ogni metà sarà in grado di trasformarsi in un nuovo mattone”, si legge nella nota stampa dell’università.
I ricercatori infatti sono riusciti a dividere un mattone, metterne metà in un altro stampo e produrne uno nuovo aggiungendo acqua e sabbia. Da un solo mattone ‘genitore’ è possibile creare fino a 8 mattoni ‘figli’ nell’arco di tre generazioni.
“Utilizzando le competenze sulla biologia e dei batteri in grado di riprodursi a ritmi esponenziali, sarebbe possibile teoricamente passare da un approccio di produzione lineare a un approccio di produzione esponenziale”, afferma Srubar.
I biomattoni, secondo lo stesso Wil Srubar, potrebbero però presentare dei limiti. I batteri,infatti, prosperano solo in condizioni di umidità pari al 50 per cento di umidità relativa; non si hanno al momento dati sulla resa dei biomattoni in condizioni differenti. Il team, pertando, sta lavorando sullo sviluppo di microbi in grado di sopravvivere anche in condizioni di umidità differenti. L’obiettivo è creare dei materiali che possano essere coltivati il loco e dotati di una buona capacità di auto-guarigione, con il vantaggio di rimuovere la CO2 dall’atmosfera nel processo di fabbricazione. “Utilizziamo già materiali biologici nei nostri edifici, come il legno, ma non sono più vivi”, afferma Srubar. “Quindi ci chiediamo: perché non possiamo tenerli in vita e fare in modo che anche la biologia dia il suo contributo?” La ricerca è stata finanziata dalla DARPA (Agenzia per i progetti di ricerca avanzati della difesa degli Stati Uniti) e Srubar afferma che il team è ora in trattative con il Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti per aumentare la produzione di calcestruzzo, in modo da iniziare a diffonderne l'uso nelle costruzioni.
L’impiego di microorganismi nell’edilizia naturale non rappresenta una novità. Lo è invece il processo di rigenerazione cha accompagna i nuovi biomattoni in caso di danno o rottura. “I materiali ‘viventi’ ingegnerizzati utilizzano la biologia per conferire funzionalità multiple agli elementi dell’ambiente costruito”, spiegano gli scienziati della Ateneo americano. “I microrganismi possono essere sfruttati per molteplici scopi con questo tipo di progettazione, incluso aumentare il tasso di produzione, ottenere benefici meccanici e sostenere la funzione biologica”.