Изследователи са разработили удивителен нов материал: печатан на 3D принтер гел, който е жив. Изпълнен с древни цианобактерии, този "фотосинтезиращ жив материал" не само расте, но и извлича CO₂ от въздуха, при това два пъти. Бактериите използват слънчевата светлина, за да произвеждат биомаса и едновременно с това задействат образуването на минерали, които заключват въглерода в стабилна форма. Проектираните хидрогелове осигуряват идеално местообитание за тези микроби, позволявайки им да процъфтяват повече от година. Още по-завладяващо е, че този материал вече е намерил своето място в архитектурата, с живи инсталации, представени във Венеция и Милано, които съчетават дизайн, устойчивост и живи същества.
Идеята изглежда футуристична: Учени от Швейцарския федерален технологичен институт в Цюрих (ETH Zurich), от различни дисциплини работят заедно, за да комбинират конвенционални материали с бактерии, водорасли и гъби.
Целта е да се създадат живи материали, които придобиват полезни свойства благодарение на метаболизма на микроорганизмите – "като например способността да свързват CO₂ от въздуха чрез фотосинтеза", посочва Марк Тибит (Mark Tibbitt), професор по макромолекулно инженерство в ETH Zurich.
Изследователски екип, ръководен от професор Тибит от ETH Zurich, направи пробив в областта на така наречените "живи материали". В скорошна публикация в Nature Communications, учените представят материал, който не само расте, но и активно премахва въглероден диоксид от атмосферата – благодарение на фотосинтезиращи бактерии, цианобактерии.
Материал, който диша и улавя въглерод
Новият материал е хидрогел – гел на водна основа с мрежеста полимерна структура, в която са инкорпорирани живи клетки. Уникалното в случая е, че цианобактериите не просто оцеляват в тази среда – те фотосинтезират, растат и преобразуват CO₂ в биомаса и минерали.
"Създадохме материал, който едновременно расте и улавя въглерод не само чрез биологичен растеж, но и чрез минерализация – процес, при който CO₂ се преобразува в стабилни твърди съединения, като варовик", обяснява Тибит.
Непрекъсната култура в продължение на 400 дни: Прясно отпечатана, структурата е все още мека. След 30 дни тя може да стои свободно и видимо позеленява. Тя непрекъснато съхранява CO₂ и се втвърдява отвътре. (Мащаб: 1 см). Кредит: Yifan Cui / ETH Zurich
Живи структури, създадени чрез 3D печат
Материалът може да бъде оформян чрез 3D печат, като се използва само слънчева светлина, изкуствена морска вода и CO₂, за да расте. Това го прави изключително енергоефективен и екологично устойчив. Оавен това учените са оптимизирали геометрията на структурите така, че да увеличат проникването на светлина и разпределението на хранителни вещества.
"С правилната форма можем да осигурим по-добър достъп на светлина и хранителни вещества, което удължава живота и ефективността на клетките", разказва съавторът на изследването Далия Дранзейке (Dalia Dranseike).
Как работи материалът?
Цианобактериите – едни от най-древните форми на живот на Земята – използват малки количества светлина, за да преобразуват вода и CO₂ в органична материя. По време на фотосинтезата те променят и химическата си среда, което води до отлагане на минерали като калциев карбонат. Това прави улавянето на въглерод не само ефективно, но и стабилно във времето.
В лабораторни условия материалът е показал способност да улавя около 26 милиграма CO₂ на грам – значително повече от повечето биологични методи и дори от някои индустриални процеси като минерализация на рециклиран бетон.
Влагата, топлината и светлината от лампите за растеж позволяват на синьо-зелените водорасли да процъфтяват. Кредит: Girts Apskalns
Приложение в архитектурата
Екипът планира в бъдеще материалът да се използва като фасадно покритие за сгради, което активно улавя CO₂ през целия жизнен цикъл на конструкцията. Така сградите могат да се превърнат не само в потребители, но и в "очистители" на въздуха.
Тази визия вече е получила първите си практически проявления. Благодарение на докторантката Андреа Шин Лин (Andrea Shin Ling), базовите научни изследвания са пренесени в света на архитектурата – с експериментални инсталации на Венецианското архитектурно биенале и в Милано.
Живите инсталации: синтез на наука и изкуство
В павилиона на Канада на Биеналето, екипът създава две инсталации с форма на дървесни стволове, всяка висока до три метра. Всяка от тях, благодарение на вградените цианобактерии, може да улавя до 18 килограма CO₂ годишно – приблизително колкото 20-годишен бор в умерения пояс.
"Инсталацията е експеримент – адаптирахме Канадския павилион така, че да осигурява достатъчно светлина, влажност и топлина, за да могат цианобактериите да виреят, а след това наблюдаваме как се държат", разказва Лин. Това е ангажимент: Екипът наблюдава и поддържа инсталацията на място – ежедневно до 23 ноември.
Кожата на Дафне: Повърхността на кожата – или обвивката на сградата – се характеризира с микроорганизми. Кредит: MAEID
На 24-тото Триенале в Милано, проектът Dafne's Skin (Кожата на Дафне) изследва потенциала на живите материали за бъдещи строителни обвивки. Върху конструкция, покрита с дървени керемиди, микроорганизмите образуват наситенозелена патина, която променя дървото с течение на времето: знакът за гниене се превръща в активен дизайнерски елемент, който свързва CO₂ и подчертава естетиката на микробните процеси. "Кожата на Дафне" е съвместна работа между MAEID Studio и Далия Дрансейке. Тя е част от изложбата "Ние, бактериите: Бележки към биотичната архитектура“.
Перспективи
"Все още сме в началото на развитието на тези технологии", признава Тибит, "но потенциалът е огромен – от екологични строителни материали до самовъзстановяващи се инфраструктурни елементи".
Живите материали с фотосинтетична способност бележат нова ера, в която границата между биологията и инженерството се размива. И сега, когато сградите могат да "дишат", може би бъдещето на устойчивия свят вече се оформя – буквално – слой по слой.
Справка: Dranseike D, Cui Y, Ling AS et al. Dual carbon sequestration with photosynthetic living materials. Nature Communications 16, 3832 (2025). doi: external page 10.1038/s41467-025-58761-y
Източник: A building material that lives and stores carbon, ETH Zurich
Още по темата
Технологии
DARPA иска да изгради гигантски космически съоръжения, използвайки живи организми
Животът
Живи микроби са открити дълбоко в скала на 2 милиарда години
Космос
Цианобактериите могат да оцелеят на Марс и да осигурят на колонистите кислород
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари
helper68
Натурални суперколайдери: Черните дупки могат да се използват ускорители на частици
dolivo
Учени възпроизвеждат сияйното египетско синьо, озарявало гробниците на фараоните
dolivo
Революция в залесяването: Японски дронове с изкуствен интелект засаждат дръвчета 10 пъти по-бързо от хората
alabal
Най-старото живо същество на Земята: вид на 700 млн. години, който променя разбирането за еволюцията