Živé materiály ve stavebnictví jako řešení emisí oxidu uhličitého

Jednou z možností eliminace negativního vlivu stavebnictví na životní prostředí je správná volba použitých materiálů. Zásadní vizuální změnu architektury slibují bioinženýrské materiály na bázi řas, které mají schopnost růst a obnovovat se.

Živé stavební materiály (LBM) vykazují mechanické a biologické vlastnosti, které připomínají živý organismus. S živými stavebními materiály se pracuje zejména kvůli snaze o redukci CO₂, který ve velké míře vzniká při výrobě betonu (udává se, že se podílí až na 5-8 % světových emisích CO₂).

Mezi tyto materiály řadíme například samoopravný biocement, samoreplikující se betonovou náhradu a kompozity na bázi houbovitých vláken (mycelia). Velké množství těchto materiálů je postaveno na bázi vysušeného hydrogelu nasyceného určitým druhem bakterií, které hydrogel mikrobiálně zpevňují.

Výhodou těchto materiálů je jejich recyklovatelnost – vysušený hydrogel se dá za zvýšené teploty rozpustit ve vodě a tento roztok použít pro výrobu dalších materiálů. Další výzkumy pracují s živými stavebními materiály, které dokáží čistit vzduch nebo vytvářet energii.

Stavební materiál na bázi korálů

Jedná se o experimenty na pomezí designu, vědy o materiálech, bioinženýrství i chemie. Vývoj těchto materiálů byl inspirován mineralizací korálů, které vylučují uhličitan vápenatý – pojivo korálových útesů. Na základě toho byla zkoumána možnost mineralizace betonu a to již v roce 1990. V roce 2007 poté společnost Ecovative Design představila materiál Greensulate, vytvořený na bázi mycelia.

Celý princip je založen na aplikaci kolonií bakterií do roztoku písku a želatiny. Za vhodných podmínek (vlhko, teplo) tyto mikroby absorbují oxid uhličitý a vytváří uhličitan vápenatý. Ten za pomoci chemické reakce mineralizuje želatinu, spojuje se s pískem a vytváří biocement nebo mikrobeton (tvrdý ale živý materiál).

Na výzkumu LBM se v současnosti podílí například Laboratoř živých materiálů na University of Colorado Boulder, Worcesterském polytechnickém institutu, laboratoř Integrated Design Research Lab na University of North Carolina Charlotte či tým projektu Hub for Biotechnology in the Built Environment.

Ti v rámci svých výzkumů představili například zcela recyklovatelný stavební materiál – bio cement využívající vysušený hydrogel a sinice (zelené bakterie, které rostou za pomoci fotosyntézy v rámci níž spotřebovávají CO₂). Výhodou tohoto materiálu je exponenciální růst bakterií a tedy rychlá výroba stavebního materiálu.

Materiál, který se dá pěstovat

Další možností je využití mycelia (shluku vzájemně propletených vláken, který je typický pro houby či některé bakterie). Materiály na jeho bázi mají dobré izolační vlastnosti, jsou nehořlavé a nevylučují žádné toxické plyny. První stavbou na bázi cihel z mycelia je Hy-Fi od newyorského studia The Living, která byla postavena roku 2014 v Queensu za podpory The Museum of Modern Art a jeho experimentální platformy MoMA PS1.

Materiál na stavbu této více jak 12 metrů vysoké budovy byl vypěstován za pouhých 5 dní. Zajímavostí je, že NASA o materiálech na bázi mycelia přemýšlí ve svých projektech vesmírného stavitelství – právě kvůli možnosti jejich pěstování na místě určení.

Jako záležitost z jiného světa poté působí samoopravný beton vyvinutý vědci ve Worcesterském polytechnickém institutu. Funguje na bázi enzymu přeměňujícího oxid uhličitý z atmosféry na uhličitan vápenatý, pomocí jehož se utěsní milimetrové trhliny v materiálu, čímž se zabrání jeho většímu poškození. Ve stádiu vývoje je také fasáda z mikrořas, která pomáhá čistit vzduch či vyrábět energii pomocí fotobioreaktorů.