Гель, который дышит: материал из цианобактерий поглощает углекислый газ и твердеет

Ученые из Цюриха создали материал, который не просто растет, но и активно поглощает углекислый газ из воздуха. Этот «живой» гель с древними фотосинтезирующими бактериями уже применяют в архитектуре.
Автор Наука Mail
Схема эксперимента
Как печатают живые материалы, поглощающие углекислый газИсточник: Nature Communications

Материал поглощает углекислый газ (CO₂) сразу двумя способами: во-первых, бактерии превращают CO₂ в биомассу, а во-вторых, они активируют выпадение минеральных отложений — известняка. Этот осадок надежнее удерживает углерод и одновременно укрепляет сам материал. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.

Схема эксперимента
Как создаются и работают живые конструкции, поглощающие CO₂. a) Ученые спроектировали решетчатые 3D-структуры, в которых легко распространяется свет и поступает питательная среда — это необходимо для роста фотосинтетических организмов. Их печатали объемным способом, а затем высушивали. b) За год напечатанная конструкция постепенно обрастает зеленой биомассой и минерализуется, оставаясь активной: она продолжает производить хлорофилл. c) При нагревании до 600°C органика выгорает, остается минеральный «каркас». d) Формы, напоминающие кораллы, позволяют уплотнить «живой» материал без потери света, что усиливает рост.Источник: Nature Communications

Основой конструкции стал гидрогель. С помощью 3D-печати исследователи оптимизировали геометрию материала, увеличив площадь поверхности и проникновение света. Это позволило бактериям жить и работать более года, а сам материал — сохранять стабильные свойства в течение 400 дней. За это время 1 грамм материала поглощает около 26 миллиграммов CO₂.

Первые эксперименты уже состоялись: на архитектурной биеннале в Венеции в павильоне Канады были представлены 3-метровые объекты, каждый из которых может поглощать до 18 кг CO₂ в год — столько же, сколько зрелая сосна.

Экспозиция на архитектурной биеннале в Венеции
Тестовые конструкции. Каждая может поглощать CO₂ в год столько же, сколько зрелая соснаИсточник: Венецианская биеннале

Команда ученых во главе с профессором Марком Тиббиттом рассматривает разработку как альтернативу химическим методам улавливания углерода — экологичную, низкоэнергозатратную и визуально выразительную. 

В будущем мы хотим протестировать этот материал в роли покрытия фасадов зданий, чтобы он работал как постоянный поглотитель CO₂.
Марк Тиббитт
профессор

Исследователи из разных дисциплин — от инженерии до архитектуры — сотрудничают, чтобы создать строительные материалы нового поколения: растущие, крепкие и работающие на благо климата.

Ранее мы рассказывали, как из отходов деревопереработки получили прочный многоразовый клей.