Levende bygninger: Bakteriekonkrete for renere byer

Et team av ingeniører fra det prestisjetunge universitetet ETH Zurich har introdusert en ny byggemetode som bruker fotosyntetiske bakterier for å redusere karbonutslipp og styrke betongens strukturelle støtte. Den levende arkitekturen kan ha en betydelig innvirkning på fremtidige bygningdesign. Her er det du trenger å vite.

Karbon Dioksid

Karbon Dioksid er en av de viktigste klimagassene som bidrar til klimaendringer. Denne kjemiske sammensetningen kan forårsake uopprettelig skade på ozonlaget, lokale økosystemer og helsen din over tid. Når CO₂-nivåene får løpe fritt, kan det føre til katastrofale endringer, som for eksempel endring av havets pH.

CO2-fjerning er en stor forretning

Alle disse bekymringene har fått verden til å gjøre en samlet innsats for å redusere og fjerne CO₂ fra atmosfæren så ofte som mulig. Til dags dato har ingeniører skapt en rekke metoder for å oppnå dette. Fra spesialfiltre til materialer som omdanner kjemikaliet til andre, mindre skadelige mineraler, har det ikke manglet på originalitet.

Konsepter som direkte luftfangstsystemer og skogplanting søker å fjerne karbon direkte fra luften. Disse tilnærmingene har vist seg å være effektive. De er imidlertid dyre og vanskelig å skalere opp for å møte den globale etterspørselen etter disse tjenestene. Med tanke på disse begrensningene søkte et team av forskere etter en måte å integrere CO₂-fangst i dagliglivet uten å hindre det.

Studie av levende arkitektur

Studien Dual carbon sequestration with photosynthetic living materials¹, nylig publisert i tidsskriftet Nature Communications, fremhever bruken av bakterier blandet inn i betong av byggestandard for å fange CO₂. For å oppnå dette bruker ingeniørene en av verdens eldste livsformer, fotosyntetiske cyanobakterier.

Denne bakterien er i stand til å utføre fotosyntese, som fjerner CO₂ fra luften, uten å gå på bekostning av betongens stabilitet eller styrke. På den måten ser teamet for seg en fremtid hvor byblokker autonomt kan rense luften via bygningene sine.  Disse bygningene kan binde og lagre CO₂ direkte, noe som reduserer kostnader og forbedrer luftkvaliteten betydelig.

Kilde – Valentina Mori Biennale di Venezia

Den bakteriebaserte betongblandingen skaper et levende materiale som vokser og blir sterkere etter hvert som det absorberer mer CO₂ under fotosyntesen. Imponerende nok absorberer det aktivt CO₂ og omdanner det til biomasse og karbonat‑holdige mineraler uten behov for elektrisitet eller separate installasjoner.

Endring av det kjemiske miljøet

Ingeniørene bemerket at etter hvert som bakteriene begynner å suge opp og lagre CO₂ i området, vil det positivt endre det lokale miljøet. Det reduserte karbonavtrykket vil fremme vekst av solide karbonater, som er svært effektive til å absorbere CO₂, og skape en naturlig CO₂‑reduksjonssyklus.

Hydrogel

Som en del av tilnærmingen utviklet forskerne en utskrivbar gel for å levere bakteriene. Hydrogelet gir den fuktigheten som trengs for å fremme bakterievekst. Det integrerer også kryssbundne polymerer optimalisert for holdbarhet og fotosyntese. Spesielt benyttet ingeniørene spesielle geometriske former for å maksimere lysinntrengning og forbedre næringsstrømmen til bakteriene.

3D-utskriftsbar

Interessant nok er hydrogelet 3D‑utskriftsbart, noe som gjør integreringen enkel. Ingeniørene printer hydrogelet med bakterier innlemmet som første steg. I dette stadiet er hydrogelet mykt og kan passe inn i trange rom. Etter de første 30 dagene med fotosyntese kan de trykte bakteriene støtte seg selv. Etter hvert blir det mer stivt og holdbart, og bruker atmosfærisk CO₂ til å drive denne endringen fra innsiden og utover.

Testing av levende arkitekturkonseptet

Forskeren gjennomførte flere laboratorietester for å sikre at konseptene deres var nøyaktige.. De 3D‑printet en liten form og overvåket aktiviteten og veksten over 400 dager. Teamet var ivrig etter å registrere viktige aspekter som næringsstrøm til bakteriene og hvordan hydrogelet holdt seg.

Resultater fra test av levende arkitektur

Testresultatene viste at det levende materialet kan binde CO₂ i mer enn ett år uten energikrav. Teamet bemerket at enheten deres suksessfullt ekstraherte CO₂ i 400 dager, noe som resulterte i en imponerende rate på 26 milligram CO₂ per gram materiale.

Testen avdekket at CO₂ blir fanget og omdannet til mineraler. Disse mineralene blir deretter avsatt inne i materialet, noe som styrker kjernen og forsterker den mekanisk. Merkverdig nok registrerte teamet at hydrogelet med suksess tillot cellene å spre seg innen materialet og fange CO₂ uten problemer.

Fordeler med studien av levende arkitektur

Det finnes mange fordeler som bygging med levende materialer kan bringe til verden. For det første kan denne teknologien ha en betydelig effekt på byluftkvaliteten. Når man ser på luftkvaliteten globalt, er det lett å se at områder med høy befolkningstetthet har den dårligste luftkvaliteten.

Dette problemet skyldes flere faktorer, inkludert at flere mennesker betyr mer forurensning, og flere bygninger betyr langt færre trær som naturlig kan fjerne CO₂ fra miljøet. Denne strategien hjelper med å løse problemet uten at folk må flytte tilbake til trehytter.

Bærekraftig

Bærekraft er en av de største fordelene denne teknologien bringer til markedet. Å styrke betongen som brukes i bygg er en smart idé som vil redusere infrastrukturkostnader og forbedre holdbarheten. I tillegg krever dette miljøvennlige alternativet ingen elektrisitet fra strømnettet for å fungere. Bakteriene trenger kun den minste mengde sollys, vann og CO₂ for å starte fotosyntesen.

Allsidighet

En annen stor fordel med denne tilnærmingen er allsidigheten. De 3D‑printede materialene kan formes eller tilpasses nesten ethvert design, noe som gjør dem enklere å integrere i fremtidige bygninger. Når de kombineres med teknologier som 3D‑printede boligsystemer, er det lett å forestille seg en verden hvor hus blir printet på dager og spiller en viktig rolle i å holde økosystemet trygt.

Effektivitet

Ingen annen direkte luft‑karbonfangst‑system kan matche effektiviteten ved å bruke bakterier for å fjerne forurensninger. Disse naturlige løsningene distribuerer næringsvæske passivt gjennom kroppen ved kapillærkrefter, og eliminerer behovet for pumper, motorer, batterier og alle andre ting som gjør direkte fangstmetoder dyre.

Virkelige anvendelser

Det finnes en lang liste med virkelige anvendelser for denne teknologien. Du kan forvente at den først blir brukt i byggeprosjekter. Det er lett å forestille seg en by hvor bygninger kontinuerlig renser luften for forurensninger. Denne grønne metropolen vil bidra til å forhindre klimaendringer og fremme bærekraft på et nytt nivå.

Tidslinje for levende arkitektur

Ingeniørene ønsker å se levende betong i bruk innen de neste 10 årene. De kan imidlertid få ønsket oppfylt mye tidligere ettersom FN har satt CO₂‑reduksjonsmål for å hjelpe med å dempe klimaendringene. Nå vil teamet gjennomføre eksperimenter på betongen for å sikre at den er egnet for storskalaprosjekter og mer.

Forskere i studien av levende arkitektur

ETH‑ingeniører ledet studien av levende arkitektur. Papiret lister Dalia Dranseike, Yifan Cui og Mark W. Tibbitt som hovedforfattere. De fikk støtte fra et team av forskere, inkludert 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 avhenge av noen få nøkkelfaktorer. Gruppen har allerede demonstrert deres levende betong på Arkitektur‑biennalen i Venezia. Her avslørte teamet to tre‑lignende 3D‑printede strukturer som var i stand til å fjerne 18 kg CO₂ per år fra atmosfæren. Imponerende nok tilsvarer denne CO₂‑fangstraten den til et 20‑år gammelt furutre.

Investering i markedet for karbonfangst

Karbonfangstmarkedet har opplevd en betydelig oppsving på grunn av global lovgivning som retter seg mot forurensere. Selskaper kan nå motta skattefradrag for å redusere sin CO₂‑produksjon eller betale bøter for ikke å oppfylle nye standarder. Gjennom disse endringene har noen selskaper klart å sikre sin plass som ledende leverandører av CO₂‑fangstsystemer. Her er ett selskap som fortsetter å bygge på sitt rykte for å levere kvalitetstjenester.

Bloom Energy

Dr. K.R. Sridhar lanserte Bloom Energy (BE ) i 2002. På den tiden het selskapet Ion America. En av Ion Americas første oppgaver var å samarbeide med NASA for å lage en elektrokjemisk celle som kunne gi Mars‑roveren strøm etter at den landet på den røde planeten.

Selskapet endret navn til Bloom Energy kort tid etter at samarbeidet med NASA var avsluttet. Det var da firmaet bestemte seg for å utvide dette arbeidet for å skape høy‑ytelses karbonfangst‑, brenselcelle‑ og varmekraftsystemer.

Bloom Energy sitt solid‑oksid‑brenselcellet system gjenbruker vann og hydrogen fra brenselcellet‑utslipp. Derfra separerer systemet CO₂ og lagrer det i mineraler som blir begravd under jorden. De undersøkte også muligheten for å bruke mineralet i industrielle anvendelser og mer. De som ønsker eksponering mot CO₂‑fangstmarkedet bør undersøke Bloom Energy sine kommende tilbud nærmere.

Siste nyheter og utviklinger for Bloom Energy (BE) aksjer

Karbonfangst ved bruk av levende arkitektur

Ideen om å bruke bygninger til å fange karbondioksid gir mening. Byer og fabrikker, som er noen av de største forurensningskildene, har én ting til felles – de bruker store mengder betong, noe som gjør dem til ideelle kandidater for levende arkitektur i fremtiden. For nå er målet å spre budskapet til publikum og sikre strategiske partnerskap for å bringe dette banebrytende konseptet til markedet.

Lær mer om andre spennende bærekraftprosjekter her.

Studier referert:

^{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}