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
Прост Човек
Последната теорема на Стивън Хокинг преобръща времето и причинността
Прост Човек
Разрязването на фотон на две създава безкраен рояк от частици
zlatkov
Учени сканират 74 милиона радиосигнала от междузвезден обект за признаци на извънземни технологии
Джендо Джедев
За срещата на Земята с Халеевата комета през 1910 г. някои са пили "противокометни хапчета"