Levende byggematerialer – bogstaveligt talt

Kan integrering af mikroorganismer i mursten eller beton gøre materialerne selvhelbredende? Det agter Living Materials Laboratory på University of Colorado at finde ud af
Share on facebook
Share on linkedin
Share on twitter
Share on email

Illustration af Megan Stump

En fast bestanddel af den amerikanske fortælling er historien om knægten fra landet, der bliver voksen, rejser til storbyen og klarer sig bedre end alle de sofistikerede byboere med sin opfindsomhed.

Professor Wil Srubar  er en dreng fra landet, der er blevet konstruktionsingeniør, og han har et spørgsmål til designere og konstruktører af betonstrukturer: Tror du, at du ved, hvad der er levende, og hvad der er dødt?

Dit svar er sikkert korrekt – indtil videre. Men Srubar og hans team på Living Materials Laboratory på University of Colorado i Boulder er på en mission for at “udviske grænserne mellem det levende og ikke-levende” inden for byggeriet.

Det, Srubar har i tankerne, er at integrere mikroorganismer i beton, så den bliver selvhelbredende. Og selvom hans arbejde foreløbig “står på skuldrene af andre”, der har foretaget indledende eksperimenter med dette koncept, så har Srubars team – der omfatter kollegaer inden for biokemi, mikrobiologi, materialevidenskab og bygningsteknik – bragt idéen et skridt tættere på at blive virkelighed.

Hvad er din bygnings superkraft?

“Vores arbejde var det første, der tog et nyt kig på, hvordan mikroorganismer kan deltage i materialers vækst og i fremstilling af materialer,” siger Srubar. Denne forskning producerede bakterier, der i det rette miljø kan forblive levende, biologisk aktive og i stand til at hjælpe med at regenerere de mursten, som de lever i. “Man kunne skære en mursten over i to halvdele, som så kunne vokse til to hele mursten.”

Wil Srubar, University of Colorado Living Materials Laboratory

Men det bliver bedre endnu. Det, som Srubar er mest begejstret over, er potentialet for at bruge denne kapacitet som en teknologisk platform, der gør det muligt for enhver biologisk reaktion fra en organisme at blive en egenskab ved byggematerialet, der indeholder organismen.

“Materialer kunne føle og reagere på skadelige kemikalier i luften,” siger Srubar. “De kunne udsende et biologisk lys under de rette lysforhold og afsløre en skjult besked eller selvhelbrede som reaktion på en skade. Der er ingen grænser, når man forestiller sig de biologiske reaktioner fra disse materialer, og det er i den retning, at vores arbejde bevæger sig.”

Betingelserne skal være rigtige

For at opnå dette har Srubar og hans team været nødt til at definere parametrene for det miljø, der er nødvendigt for at opnå en kontrolleret, systematisk reparation. Teamet har allerede fastslået, at “man har behov for præcise temperaturer og luftfugtighed” for at få materialet til at regenerere sig. De eksperimenterer stadig med “mikrovæsker”, og hvad der skal til for at levere de nødvendige næringsstoffer til at holde det biologiske system i live.

Med sin baggrund som konstruktionsingeniør er Srubar bekendt med strukturelle og bærende anvendelsesmuligheder – så selvom han har nogle mål for materialernes mekaniske egenskaber, må Srubar erkende, at de måske er bedst egnet til at erstatte “ikke-strukturelle, cementlignende materialer, der ikke er bærende, eller måske fyldstoffer og facadematerialer.”

Når der er fundet svar på disse spørgsmål, vil en kommercialisering udgøre et nyt sæt udfordringer, begyndende med den måde, som produktet leveres til kunderne på. Srubar forestiller sig, at man sælger et pulver i stedet for en mursten, og at kunderne tilsætter vand til den tørre kultur (som man gør med Portland-cement i dag), måske i kombination med fyldstoffer som genbrugsglas, savsmuld eller endda genbrugt cement.

‘Vores arbejde var det første, der tog et nyt kig på, hvordan mikroorganismer kan deltage i materialers vækst og i fremstilling af materialer … Man kunne skære en mursten over i to halvdele, som så kunne vokse til to hele mursten.’

Wil Srubar, Living Materials Laboratory, University of Colorado i Boulder

Målet er at udvide, ikke erstatte, de værktøjer, som arkitekter, ingeniører og byggefagfolk har til rådighed. “Vi ønskede ikke at ændre måden, som ting bliver gjort på, ret meget,” siger Srubar. “Det kræver rigtig lang tid at vende skibet i en branche, der er så fasttømret i traditioner.”

I stedet ser Srubar en fremtid, der tilbyder “lidt mere fleksibilitet på byggepladsen med voksende materialer, især i tætbebyggede bycentre eller i områder med få ressourcer.” Den sidstnævnte kategori kunne en dag omfatte månen eller andre planeter, hvor lokale ressourcer ved hjælp af bakterier kunne anvendes til at dyrke byggematerialer, som det ikke ville være muligt at sende fra Jorden.

Tilbage til naturen

I sidste ende håber Srubar at udløse en udvikling, der ikke kun ændrer, hvor byggematerialer kommer fra, men også hvordan mennesker tænker på, hvor de kommer fra. Den ændring kunne præsentere sig selv i form af biocement eller fotosyntetiske organismer. Det kunne betyde, at man simpelthen udnytter naturfibre eller endda alger bedre, som kan “dyrkes, indkapsles og forvandles til højtydende byggematerialer,” siger Srubar.

Srubar prøver også “at ændre byggebranchens paradigme” og forvandle det fra at være drivhusgasudleder til drivhusgasforbruger. På dette punkt advarer han om, at teamet endnu ikke har frigivet miljøpåvirkningsdata.

“Men det, jeg kan sige er, at vi anvender fotosyntetiske organismer – altså cyanobakterier, der bruger kuldioxid, sollys og vand til at vokse,” siger Srubar. “Al den biomasse, der produceres under vækstfasen, er faktisk bundet kuldioxid, hvilket indikerer, at materialet er kulstofnegativitet, snarere end at det har en positiv kulstofudledning. Kulstofaftrykket er betydeligt lavere på volumenbasis end beton, baseret på Portland-cement. Og vi opnår endda noget kulstoflagring gennem den biomasse, der dyrkes og indkapsles i materialet.”