I mattoni viventi di sabbia e batteri che si riproducono da soli

mattoni di batteri
CREDIT: COLLEGE OF ENGINEERING AND APPLIED SCIENCE AT COLORADO UNIVERSITY BOULDER

Mattoni viventi, che crescono con la luce del sole e si riproducono: sembra un’idea fantascientifica, ma potrebbe essere più vicina alla realtà di quanto pensiamo. Se, infatti, negli ultimi anni anche il settore dell’edilizia si sta orientando sempre più verso la sostenibilità ambientale, oggi gli scienziati stanno esplorando una nuova frontiera: quella della biologia applicata alle costruzioni. In questa direzione si sono mossi i ricercatori dell’Università di Colorado Boulder che, come raccontano sulle pagine di Matter, hanno sviluppato un metodo per realizzare mattoni con sabbia e batteri.

Un mix di sabbia, gel e cianobatteri

I ricercatori hanno usato un mix di sabbia e gelatina acquosa, che fornisce ai batteri idratazione e sostanze nutrienti necessari per crescere. Quindi, hanno inoculato nella soluzione alcune colonie di cianobatteri fotosintetici del genere Synechococcus. In determinate condizioni di temperatura e umidità, questi microrganismi assorbono anidride carbonica e producono carbonato di calcio, il principale componente del calcare e del cemento. In questo modo la gelatina si indurisce dando origine ai mattoni, con un processo chiamato biomineralizzazione. In passato gli scienziati avevano già tentato di usare i batteri nel settore edilizio, ad esempio incapsulandoli in materiali cementizi, come il calcestruzzo. I risultati, però, non erano stati soddisfacenti: dopo un mese, la percentuale di microrganismi sopravvissuti era molto bassa, fra lo 0.1 e lo 0,4%. Nel nuovo lavoro i ricercatori hanno così cambiato ricetta, utilizzando come ingrediente dei microrganimsi viventi mescolati a sabbia e gel. In questo modo, mantenendo un’umidità minima del 50%, dopo 30 giorni erano sopravvissuti dal 9 al 14% dei batteri. Mantenendo un certo range di umidità, inoltre, il materiale sviluppato dai ricercatori ha la stessa resistenza della malta usata oggi in edilizia.

Mattoni ecologici, resistenti e in grado di riprodursi

Ma quali vantaggi può portare l’uso di questi materiali ibridi, viventi? Innanzitutto, la sostenibilità: produrre cemento e calcestruzzo per costruire strade, ponti e grattacieli genera quasi il 6% delle emissioni annuali di anidride carbonica nel mondo. L’aspetto più affascinante però deriva dall’uso degli organismi viventi: la capacità di guarire le proprie ferite e riprodursi, in sostanza la capacità dei mattoni di autoripararsi in caso di danni. Gli scienziati, infatti, hanno scoperto che, spaccando uno di questi mattoni a metà, ognuna delle due parti è in grado di crescere, fino a formare un nuovo mattone. “Sappiamo che i batteri crescono in misura esponenziale”, spiega Srubar. “Non è come stampare in 3D un fabbricato o un mattone. Se possiamo far crescere biologicamente i nostri materiali, allora possiamo costruire in scala esponenziale“.

Coltivare mattoni, dal deserto a Marte

Naturalmente c’è ancora da lavorare per raggiungere l’obiettivo. Il mix usato dai ricercatori, infatti, ha bisogno di umidità, e i cianobatteri non è detto che sopravviverebbero in molte regioni del mondo. Per questo, gli scienziati stanno cercando microbi più resistenti all’essiccamento, che restino vivi e attivi anche in zone aride. Già Srubar immagina un futuro in cui si possano produrre e trasportare sacchi di materiali essiccati, da reidratare aggiungendo acqua nel sito di costruzione.

Così, spingendosi oltre con la fantasia, si potrebbero far crescere i mattoni anche in luoghi poco ospitali, come il deserto, o addirittura su altri pianeti, come Marte. “In ambienti difficili, questi materiali funzionerebbero particolarmente bene, perché sfruttano la luce del sole per crescere e hanno bisogno di pochi nutrienti esterni”, dice Srubar. “Prima o poi succederà in un modo o l’altro, e non possiamo certo portare per sempre sacchi di cemento su Marte. Io penso davvero che, quando ci andremo, porteremo con noi la biologia“.

Riferimenti: Matter

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