Dodano: 10 sierpień 2021r.

Niezwykle wytrzymałe gatunki bakterii żyją w betonie i mogą pomóc w jego naprawach

Niektóre gatunki mikrobów są na tyle wytrzymałe, że mogą przetrwać w najbardziej ekstremalnych i niegościnnych warunkach. Jak dowodzą nowe badania, różne rodzaje bakterii mogą przeżyć i rozwijać się nawet w betonie. Naukowcy spekulują, że być może w przyszłości mikroorganizmy te będą mogły pomagać w naprawach ubytków w materiale.

Niezwykle wytrzymałe gatunki bakterii żyją w betonie i mogą pomóc w jego naprawach

 

Zdaniem naukowców, mikroby mogą ostrzegać przed wywołanymi przez wilgoć reakcjami chemicznymi, zachodzącymi między związkami krzemu w kruszywie i związkami alkalicznymi cementu. Taka degradacja betonu nazywana jest często „rakiem betonu”. Reakcje zachodzące w materiale powodują osłabienie jego wewnętrznej struktury, co skutkuje krótszą żywotnością.

Ekspertom już wcześniej udało się ustalić, że bakterie są w stanie zamieszkiwać beton. W nowej analizie naukowcy chcieli się bliżej przyjrzeć podobnym gatunkom mikrobów oraz zmianom ich kolonii w czasie. Nowe badania zostały opublikowane w „mSystems”. (DOI: 10.1128/mSystems.01153-20).

Co żyje w betonie?

- Do teraz nic nie wiedzieliśmy na temat mikrobów żyjących w betonie. A jest to najczęściej używany materiał budowlany na świecie – wyjaśnia mikrobiolog Julie Maresca z Uniwersytetu Delaware. - Beton wykorzystywany jest w wilgotnych środowiskach, systemach kanalizacyjnych, palach mostowych – dodaje. Maresca oraz jej koledzy postanowili znaleźć odpowiedź na pytanie, czy podobne bakterie można wykorzystać do odnajdywania niebezpiecznych luk w betonie.

W tym celu zespół przebadali 40 próbek betonowych cylindrów, każda o wielkości około litrowej butelki. W niektórych z nich użyto standardowej mieszanki betonowej, która jest podatna na niszczące reakcje chemiczne. W innych próbkach zastosowano zmodyfikowaną formułę, która ma chronić przed „rakiem betonu”.

Przez dwa lata naukowcy monitorowali kolonie mikrobów w betonie wystawionym na działanie sił atmosferycznych. Po tym czasie okazało się, że najpowszechniejsze gatunki w próbkach to Proteobacteria, Firmicutes i Actinobacteria. Około 50-60 procent bakterii pochodziło prawdopodobnie ze żwiru.

Co jedzą podobne bakterie?

Zespół zaobserwował, że różnorodność bakterii spadła z czasem, choć niektóre typy mikrobów rosły w siłę wraz ze zmianami pór roku. Być może wraz z pogodą zmieniała się dostępność źródeł pożywienia.

Co jedzą podobne bakterie? - Możliwe, że żywią się martwymi ciałami innych mikrobów. Jeśli nie ma nic do jedzenia, niektóre mogą tworzyć zarodniki lub uśpione typy komórek, które nie robią nic, dopóki nie spadnie deszcz i nie zwiększy się wilgotność. Potem najadają się i znów przechodzą w stan uśpienia - tłumaczy Maresca.

Badania wykazały również, że w obu typach testowanego betonu nie zaistniały większe różnice między mikrobami. Choć jak zaznaczają naukowcy, niektóre bakterie wydawały się preferować standardową mieszankę. Naukowcy mają nadzieję, że dalsze badania mogą pomóc w identyfikacji potencjalnie niestabilnych struktur, jedynie dzięki analizie znajdujących się w nich bakterii.

Bakterie naprawią beton?

W ubiegłorocznym raporcie z USA ponad 45 000 z 618 456 mostów w kraju oceniono jako będące w „złym” stanie. A nikogo nie trzeba przekonywać, że zapadający się beton może być śmiertelny.

Naukowcy zauważają, że niektóre bakterie mogą produkować węglan wapnia. Minerał ten nadaje się do wypełniania małych pęknięć w betonie. Istnieje nadzieja, że podobne mikroorganizmy mogłyby być wykorzystywane do pomocy w naprawie budynków i infrastruktury.

- O ile nam wiadomo, mikroby nie uszkadzają betonu - mówi Maresca. - One nie „zjadają” fundamentów. Mamy nadzieję, że wykorzystamy je do pozyskiwania informacji na temat stanu materiału, a w przyszłości być może też do pomocy w jego naprawie – dodaje badaczka.

 

Źródło: Science Alert, fot. University of Delaware