Levende Bygninger: Bakteriekonkretion for Renere Byer

Et hold af ingeniører fra det prestigefyldte universitet, ETH Zürich, har introduceret en ny bygge‑metode, der bruger fotosyntetiske bakterier til at reducere CO₂‑udledninger og styrke betons strukturelle støtte. Den levende arkitektur kan få en markant indvirkning på fremtidige bygningsdesigns. Her er, hvad du behøver at vide.

Kuldioxid

Kuldioxid er en af de vigtigste drivhusgasser, der bidrager til klimaforandringer. Denne kemiske sammensætning kan forårsage uoprettelig skade på ozonlaget, lokale økosystemer og din sundhed over tid. Når CO₂‑niveauerne ikke kontrolleres, kan det føre til katastrofale ændringer, såsom ændring af havenes pH.

CO2‑fjernelse er en stor forretning

Alle disse bekymringer har fået verden til at gøre en samlet indsats for at reducere og fjerne CO₂ fra atmosfæren, når det er muligt. Indtil nu har ingeniører udviklet en række metoder til at løse denne opgave. Fra specialfiltre til materialer, der omdanner kemikaliet til andre, mindre skadelige mineraler, har der ikke været mangel på originalitet.
Konceptet med direkte luftopsamling og genplantning har til formål at fjerne kulstof direkte fra luften. Disse tilgange har vist sig at være effektive. De er dog dyre og svære at skalere op for at imødekomme den globale efterspørgsel efter disse tjenester. Med erkendelse af disse begrænsninger søgte et hold af forskere efter en måde at integrere CO₂‑opsamling i hverdagen uden at hindre den.

Studie af Levende Arkitektur

Studiet Dual carbon sequestration with photosynthetic living materials¹, for nyligt offentliggjort i tidsskriftet Nature Communications, fremhæver brugen af bakterier blandet i byggestandardbeton for at opsamle CO₂. For at udføre denne opgave anvender ingeniørerne en af verdens ældste livsformer, fotosyntetiske cyanobakterier.

Denne bakterie er i stand til at udføre fotosyntese, som fjerner CO₂ fra luften, uden at gå på kompromis med betons stabilitet eller styrke. I den forbindelse forestiller teamet sig en fremtid, hvor byblokke autonomt kan rense luften gennem deres bygninger. Disse bygninger kan sequestrere og lagre CO₂ direkte, hvilket reducerer omkostningerne og forbedrer luftkvaliteten betydeligt.

Den bakterielle betongblanding skaber et levende materiale, der vokser og bliver stærkere, efterhånden som det absorberer mere CO₂ under fotosyntesen. Imponerende nok absorberer det aktivt CO₂ og omdanner det til biomasse og kulstofholdige mineraler uden behov for elektricitet eller separate installationer.

Ændring af det kemiske miljø

Ingeniørerne bemærkede, at efterhånden som bakterierne begynder at suge og lagre CO₂ i området, vil det positivt ændre det lokale miljø. Den reducerede CO₂‑fodaftryk vil fremme væksten af faste carbonater, som er fremragende til at absorbere CO₂, og skabe en naturlig CO₂‑reduktionscyklus.

Hydrogel

Som en del af deres tilgang udviklede forskerne en printbar gel til at levere deres bakterier. Hydrogelet giver den nødvendige fugt for at fremme bakterievækst. Det integrerer også kryds‑linkede polymerer, der er optimeret til holdbarhed og fotosyntese. Specifikt anvendte ingeniørerne særlige geometriske former for at maksimere lysindtrængning og forbedre næringsstofstrømmen til bakterierne.

3D‑printbar

Interessant nok er hydrogelet 3D‑printbart, hvilket gør integrationen nemmere. Ingeniørerne printer hydrogelet med indlejrede bakterier som første trin. I denne fase er hydrogelet blødt og kan passe ind i trange rum. Efter de første 30 dage med fotosyntese kan de printede bakterier bære sig selv. Efterhånden som tiden går, bliver det mere stift og holdbart, idet det udnytter atmosfærisk CO₂ til at drive denne forandring, der sker fra indersiden og ud.

Test af Levende Arkitektur‑konceptet

Forskeren udførte flere laboratorietests for at sikre, at deres koncepter var korrekte. De 3D‑printede en lille form og overvågede dens aktivitet og vækst over 400 dage. Teamet var omhyggeligt med at registrere vigtige aspekter som næringsstofstrøm til bakterierne og hvordan hydrogelet holdt.

Resultater fra Levende Arkitektur‑test

Testresultaterne viste, at det levende materiale kan sequestrere CO₂ i mere end et år uden nogen energikrav. Teamet bemærkede, at deres enhed med succes udtræk CO₂ i 400 dage, hvilket resulterede i en imponerende hastighed på 26 milligram CO₂ pr. gram materiale.
Testen afslørede, at CO₂ bliver fanget og omdannet til mineraler. Disse mineraler aflejres derefter inde i materialet, hvilket styrker kernen og forstærker den mekanisk. Bemærkelsesværdigt registrerede teamet, at hydrogelet med succes tillod cellerne at sprede sig inden for materialet og fange CO₂ uden problemer.

Fordele ved Studie af Levende Arkitektur

Aspekt	Traditionelt Beton	Levende Bakteriel Beton
CO₂‑Opsamling	Ingen	Ja (via fotosyntese)
Strukturel Styrke	Statisk	Forbedres over tid
Energibehov	Ingen	Passivt sollys & vand
Holdbarhed	Høj	Styrkes efterhånden som CO₂ omdannes til mineraler
Omkostning	Etableret	Fremspirende teknologi, TBD

Der er mange fordele, som byggeri med levende materialer kan bringe til verden. For det første kan denne teknologi have en markant indvirkning på den urbane luftkvalitet. Når man gennemgår luftkvaliteten globalt, er det let at se, at de mest befolkningstætte områder har den dårligste luftkvalitet.
Dette problem skyldes flere faktorer, herunder at flere mennesker betyder mere forurening, og flere bygninger betyder langt færre træer, som naturligt kan fjerne CO₂ fra miljøet. Denne strategi hjælper med at løse problemet uden at kræve, at folk flytter tilbage til træhytter.

Bæredygtig

Bæredygtighed er en af de største fordele, som denne teknologi bringer til markedet. At styrke den beton, der bruges til byggeri, er en smart idé, som vil reducere infrastrukturomkostningerne og forbedre dens holdbarhed. Derudover kræver denne miljøvenlige løsning ingen elektricitet fra elnettet for at fungere. Bakterierne har kun brug for den mindste mængde sollys, vand og CO₂ for at starte fotosyntesen.

Alsidighed

En anden stor fordel ved denne tilgang er alsidighed. De 3D‑printede materialer kan formes eller tilpasses næsten ethvert design, hvilket gør det lettere at integrere i fremtidige bygninger. Når de kombineres med teknologier som 3D‑printede boligsystemer, er det let at forestille sig en verden, hvor huse printes på få dage og spiller en vigtig rolle i at holde økosystemet sikkert.

Effektivitet

Intet andet direkte luft‑kulstofopsamlingssystem kan matche effektiviteten ved at bruge bakterier til at fjerne forurenende stoffer. Disse naturlige løsninger fordeler passivt næringsvæske gennem hele strukturen ved kapillarkræfter, hvilket eliminerer behovet for pumper, motorer, batterier og alle de andre elementer, der gør direkte opsamlingsmetoder dyre.

Reelle Anvendelser

Der er en lang liste af reelle anvendelser for denne teknologi. Du kan forvente at se den først blive brugt i byggeprojekter. Det er let at forestille sig en by, hvor bygninger konstant renser luften for forurenende stoffer. Denne grønne metropol vil hjælpe med at forhindre klimaforandringer og fremme bæredygtighed på et nyt niveau.

Tidslinje for Levende Arkitektur

Ingeniørerne ønsker at se levende beton i brug inden for de næste 10 år. De kan dog få deres ønske meget hurtigere, da FN har fastsat CO₂‑reduktionsmål for at hjælpe med at begrænse klimaforandringer. Nu vil teamet udføre eksperimenter på betonen for at sikre, at den er egnet til store byggeprojekter og mere.

Forskerne bag Studie af Levende Arkitektur

ETH‑ingeniører ledede studiet af beboelig arkitektur. Papiret opregner Dalia Dranseike, Yifan Cui og Mark W. Tibbitt som hovedforfattere. De fik støtte fra et team af videnskabsfolk, herunder Andrea S. Ling, Felix Donat, Stéphane Bernhard, Margherita Bernero, Akhil Areeckal, Marco Lazic, Xiao‑Hua Qin, John S. Oakey, Benjamin Dillenburger og André R. Studart.

Fremtiden for Levende Arkitektur

Fremtiden for levende arkitektur vil afhænge af nogle få nøglefaktorer. Gruppen har allerede demonstreret deres levende beton på Arkitektur‑biennalen i Venedig. Her afslørede teamet to trælignende 3D‑printede strukturer, som var i stand til at fjerne 18 kg CO₂ om året fra atmosfæren. Imponerende er, at denne CO₂‑opsamlingsrate svarer til den for et 20‑årigt fyrretræ.

Investering i CO2‑Opsamlingsmarkedet

CO2‑opsamlingsmarkedet har oplevet et betydeligt løft på grund af global lovgivning, der retter sig mod forurenere. Virksomheder kan nu modtage skattefradrag for at reducere deres CO2‑produktion eller betale bøder for ikke at opfylde de nye standarder. Gennem disse ændringer har nogle virksomheder formået at sikre deres plads som førende leverandører af CO2‑opsamlingssystemer. Her er en virksomhed, der fortsætter med at bygge på sit ry for at levere kvalitetsservice.

Bloom Energy

Dr. K.R. Sridhar grundlagde Bloom Energy (BE ) i 2002. På det tidspunkt hed virksomheden Ion America. En af Ion Americas første opgaver var at samarbejde med NASA om at skabe en elektrokemisk celle, der kunne give Mars‑roveren strøm, efter den landede på den røde planet.

Virksomheden skiftede navn til Bloom Energy kort efter, at samarbejdet med NASA var afsluttet. Det var på dette tidspunkt, at firmaet besluttede at udvide dette arbejde for at skabe højtydende CO2‑opsamling, brændselscelle‑ og varmekaptursystemer.
Bloom Energy’s solid‑oxid‑brændselscelletssystem genbruger vand og brint fra brændselscelle‑udslippet. Derfra adskiller systemet CO2 og sequestrer det i mineraler, som begraves under jorden. De undersøgte også brugen af mineralet til industrielle anvendelser og mere. Dem, der ønsker eksponering mod CO2‑opsamlingsmarkedet, bør undersøge Bloom Energy’s kommende tilbud nærmere.

Seneste Nyheder og Udviklinger om Bloom Energy (BE) Aktier

CO2‑Opsamling ved Brug af Levende Arkitektur

Ideen om at bruge bygninger til at opsamle kuldioxid giver mening. Byer og fabrikker, som er nogle af de største forurenere, har én fællesnævner – de bruger store mængder beton, hvilket gør dem til ideelle kandidater for levende arkitektur i fremtiden. For nu er målet at gøre offentligheden opmærksom på konceptet og sikre strategiske partnerskaber for at bringe dette banebrydende koncept på markedet.
Lær om andre spændende bæredygtighedsprojekter her.

Studier Refereret:

^{1. Dranseike, D., Cui, Y., Ling, A.S. et al. Dual carbon sequestration with photosynthetic living materials. Nat Commun 16, 3832 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-58761-y}