Одним из эффективных способов снизить нагрузку на окружающую среду может стать использование более экологичных технологий в строительстве. Особенно актуальна эта задача с учётом того, что производство цемента сегодня отвечает за около 8% мировых выбросов CO₂ — значительная часть которого уходит на изготовление бетона.
Поиск альтернатив бетону — задача непростая: необходимо найти материалы, столь же прочные и долговечные, но менее вредные для природы. В этом направлении работают учёные по всему миру, и одним из перспективных решений считаются так называемые инженерные живые материалы (ELM — Engineered Living Materials), которые сочетают живые организмы, например, бактерии, с неорганическими компонентами. Это позволяет создавать материалы с уникальными свойствами при меньшей зависимости от цемента.
Инженеры из Университета штата Монтана предложили инновационный гибридный материал, основанный на мицелии грибка и особом виде бактерий. В разработке использовался гриб Neurospora crassa, известный своей способностью быстро разрастаться и выполнять микробно-индуцированную карбонатную преципитацию (MICP) — процесс, при котором рыхлый песок или почва превращаются в твёрдое вещество, напоминающее цемент.
К мицелию учёные добавили бактерию Sporosarcina pasteurii, способную минерализоваться и образовывать прочные кристаллы. Ранее эту бактерию уже применяли в экспериментах по восстановлению кирпичей из лунного грунта и ремонту дорожных ям на Земле.
Комбинирование мицелия и бактерий помогло преодолеть два главных недостатка большинства ELM-материалов: недолговечность в неблагоприятных условиях и невозможность контролировать структуру внутри материала. Однако мицелий N. crassa оказался отличной основой для «архитектурного каркаса» будущего материала. Как отметила автор исследования, доцент Челси Хеверан, использование грибных структур позволило создать внутренние геометрии, напоминающие кортикальную кость, что повышает прочность и жёсткость готового материала.
В ходе экспериментов было установлено, что микроорганизмы внутри материала сохраняют активность минимум в течение четырёх недель — значительно дольше, чем в аналогичных разработках. Это открывает путь к созданию устойчивого, самовосстанавливающегося строительного материала нового поколения.
Следующим шагом для команды станет продление жизненного цикла клеток и поиск способов масштабного производства нового материала. Если эти задачи будут успешно решены, ELM на основе грибов и бактерий может стать достойной альтернативой традиционному бетону — с меньшим углеродным следом и инновационными свойствами.
