Wanneer je je been breekt, breit het zich uiteindelijk weer samen. Osteoblastcellen produceren mineralen die de structuur van nieuw bot creëren, waardoor fragmenten weer een geheel worden.
Waarom, dacht microbioloog Henk Jonkers, kunnen gebouwen niet hetzelfde doen?
Geïnspireerd door het menselijk lichaam, creëerde Jonkers, die aan de Technische Universiteit Delft in Nederland werkt, zelfherstellend beton. Hij sluit het beton in met capsules kalksteenproducerende bacteriën, Bacillus pseudofirmus of Sporosarcina pasteurii, samen met calciumlactaat . Wanneer het beton barst, veroorzaken lucht en vocht de bacteriën om te beginnen met kauwen op het calciumlactaat. Ze zetten het calciumlactaat om in calciet, een ingrediënt in kalksteen, waardoor de scheuren worden afgedicht.
Deze innovatie kan een al lang bestaand probleem met beton oplossen, 's werelds meest voorkomende bouwmateriaal. Beton ontwikkelt vaak microscheuren tijdens het bouwproces, legt Jonkers uit. Deze kleine scheurtjes hebben niet direct invloed op de structurele integriteit van het gebouw, maar ze kunnen leiden tot lekkageproblemen. Lekkage kan uiteindelijk de staalwapening van het beton aantasten, wat uiteindelijk een instorting kan veroorzaken. Met de zelfherstellende technologie kunnen scheuren onmiddellijk worden afgedicht, waardoor toekomstige lekkage en dure schade op de weg worden voorkomen. De bacteriën kunnen 200 jaar lang sluimeren, veel langer dan de levensduur van de meeste moderne gebouwen.
Jonkers heeft het zelfherstellende beton getest op een badmeesterstation, dat van nature gevoelig is voor wind- en waterschade. De structuur is sinds 2011 waterdicht gebleven, zegt hij. De uitvinding heeft Jonkers onlangs ook een nominatie opgeleverd voor een European Inventors Award, waarbij winnaars worden aangekondigd tijdens een ceremonie op 11 juni in Parijs.
Dit jaar komt de technologie voor het eerst op de markt. Het komt als drie afzonderlijke producten: zelfherstellend beton, een reparatiemortel en een vloeibaar reparatiemedium. Helaas zijn de kosten van de technologie nog steeds vrij hoog, ongeveer € 30-40 (ongeveer $ 33-44) per vierkante meter. Dit betekent dat het in eerste instantie alleen levensvatbaar zal zijn voor projecten waar lekkage en corrosie bijzonder problematisch zijn, zoals ondergrondse en onderwaterconstructies. De prijs van het calciumlactaat dat de bacteriën nodig hebben om calciet te produceren, maakt deel uit van het probleem, maar Jonkers en zijn team werken aan een goedkoper, op suiker gebaseerd alternatief. En naarmate de vraag naar beton toeneemt, zou de prijs moeten dalen.
Henk Jonkers, microbioloog aan de Technische Universiteit Delft. (Technische Universiteit Delft) "We zijn momenteel bezig met het opschalen van de productie", zegt Jonkers. "Onze verwachting is dat we het genezingsmiddel in grote hoeveelheden [tegen] midden 2016 kunnen leveren."
Over de hele wereld worden andere soorten zelfherstellend beton ontwikkeld. In het VK hebben onderzoekers van de Universiteit van Bath, Cardiff University en Cambridge een materiaal ontwikkeld dat vergelijkbaar is met dat van Jonkers, dat bacteriën gebruikt om spleten op te vullen, waarvan ze hopen dat het zou kunnen worden gebruikt om wegen en andere infrastructuur te repareren. Ze schatten dat het de kosten tot 50 procent zou kunnen verlagen. MIT-wetenschappers hebben gewerkt aan een concreet genezingssysteem dat zonlicht gebruikt om polymere microcapsules te activeren, die scheuren zouden dichten. Een ingenieur van de Universiteit van Michigan heeft een beton met microvezels bedacht dat buigt in plaats van breekt; Als er kleine scheurtjes optreden, zet het materiaal uit en versterkt het zichzelf met calciumcarbonaat.
Victor Li, de ingenieur van de Universiteit van Michigan, zegt dat het voordeel van producten als de zijne is dat ze daadwerkelijk het oorspronkelijke draagvermogen van het beton kunnen herstellen in plaats van de gaten met genezende producten te vullen.
"Ik verwacht dat zelfherstellend beton de komende jaren in gebruik zal zijn", zegt hij.
De productie van beton is goed voor een enorme 5 procent van de wereldwijde CO2-uitstoot en de wereldwijde vraag naar beton is het afgelopen decennium verdubbeld, voornamelijk als gevolg van de toenemende verstedelijking. Dus elke technologie die betonconstructies duurzamer maakt, kan niet alleen kosten besparen, maar ook onze CO2-voetafdruk verkleinen. De toekomst van groen bouwen lijkt misschien grijs.
