Yaşayan Binalar: Daha Temiz Şehirler İçin Bakteriyel Beton

ETH Zürih araştırmacıları, siyanobakteriler içeren ve 3D yazıcıyla biçimlendirilebilen, karbondioksit tutan canlı bir malzeme geliştirdi. Nature Communications’ta yayımlanan araştırma, sıradan taşıyıcı betona bakteri karıştırılmasını değil, su içeren polimer bir hidrojeli inceliyor. Malzeme laboratuvarda test edildi ve mimari sergilerde gösterildi; bir binanın taşıyıcı elemanı olarak uygunluğu kanıtlanmadı.

Karbonu iki biçimde tutuyor

Siyanobakteriler ışığı kullanarak fotosentez yapıyor ve karbonu biyokütleye bağlıyor. Aynı zamanda çözünmeyen karbonat minerallerinin oluşumunu destekliyorlar. Mineral, karbonu biyokütleye göre daha kalıcı biçimde depolayabilir ve hidrojeli sertleştirebilir. Araştırmanın özelliği bu iki bağlama yolunu bir araya getirmesidir.

Malzeme nasıl üretildi?

Ekip, Synechococcus PCC 7002 bakterilerini Pluronic F-127 temelli basılabilir bir hidrojele yerleştirdi. Basılan şeklin ışığı içeri alması ve besinlerin hücrelere ulaşmasına izin vermesi gerekiyor; jel ışıkla çapraz bağlanarak kararlı hâle getirildi. Deneyler, karbonat oluşturmak için gerekli iyonları içeren deniz suyu benzeri bir çözeltide yapıldı. Dolayısıyla malzemenin her yerde susuz, ışıksız veya bakımsız çalıştığı söylenemez.

Ölçülen sonuçlar

Makalede, 30 günde gram hidrojel başına 2,2 ± 0,9 miligram, 400 günde ise 26 ± 7 miligram CO₂ tutulduğu bildiriliyor. Bakteriler deney koşullarında bir yıldan uzun süre aktif kaldı. Bunlar malzemenin laboratuvar verileridir; bütün bir binanın net negatif emisyonlu olduğunu kanıtlamaz.

Venedik Mimarlık Bienali’nde basılmış parçalardan yapılmış, ağaç gövdesini andıran iki yapı sergilendi. ETH Zürih’e göre her biri uygun koşullarda yılda 18 kilograma kadar CO₂ bağlayabilir. Bu olası kapasiteye ilişkin bir tahmindir; kullanılan bir binada uzun yıllar ölçülmüş bir sonuç değildir. Sergideki kurulum günlük izleme ve bakım gerektirdi.

Olası kullanım ve sınırlar

Canlı hidrojel gelecekte bina yüzeylerinde veya başka karbon tutma yöntemlerinin yanında değerlendirilebilir. Geniş kullanım için dayanıklılık, bakım, su ihtiyacı, yapısal güvenlik ve tüm yaşam döngüsünün emisyonları incelenmelidir. Araştırma, hidrojelin taşıyıcı betonun yerini aldığını veya şehirlerin emisyon sorununu çözdüğünü göstermiyor.

Bloom Energy enerji alanında faaliyet gösteriyor, ancak bu ETH malzemesinin geliştiricisi olarak belirtilmiyor. Akademik sonuçtan şirket gelirine veya hisse fiyatına dair doğrudan bir tahmin çıkarılamaz.

Sonuç

3D baskılı siyanobakteri hidrojeli, deneyde karbonu hem biyokütle hem de mineral biçiminde tuttu ve bir yıldan uzun süre etkin kaldı. Binalarda uygulanması hâlâ araştırma ve gösterim aşamasındadır.