211service.com
Hvordan sopp kan reparere den smuldrende infrastrukturen vår
USA har en av de mest avanserte økonomiene i verden. Og likevel smuldrer betonginfrastrukturen som støtter den – veiene, bruene, fortauene og så videre – sakte. Denne forverringen krever komplekse reparasjoner, forårsaker lange forsinkelser og kan i de mest alvorlige tilfellene føre til strukturell feil.
Det er også et stadig dyrere problem. Små sprekker som ikke er reparert, utvikler seg til større som avslører metallarmeringsstrukturer, og når disse blir skadet, kan reparasjoner være kostbare og kompliserte. I følge American Society of Civil Engineers vil dette problemet koste den amerikanske økonomien nesten 4 billioner dollar i tapt virksomhet innen 2025 hvis det ikke blir løst.
Det er tydeligvis et desperat behov for en bedre og billigere måte å reparere betong på.
Gå inn på Ning Zhang ved Rutgers University i New Jersey, Congrui Jin ved Binghamton University og noen få venner, som sier de har oppdaget en hemmelig ingrediens som en dag kan holde nasjonen i bevegelse ved å reparere smuldrende betong automatisk. Denne nye ingrediensen? Sopp.
Først litt bakgrunn. Materialforskere har lenge håpet å finne en hemmelig saus som hjelper betongen å reparere seg selv. En idé er å fylle betong med polymerfibre som inneholder harpiks som lekker ut for å fylle sprekker.
Det så lovende ut en stund, men det viser seg at betong og harpiks har forskjellige termiske ekspansjonsegenskaper, blant annet som noen ganger kan gjøre sprekker verre.
Et bedre fyllstoff for sprekker er kalsiumkarbonat, fordi det binder seg godt til betong og har lignende strukturelle egenskaper. Ulike bakterier produserer mineraler av denne typen, men frigjør også andre biprodukter, inkludert store mengder nitrogenprodukter som ammoniakk. Og dette kan skade veier og miljøet.
Så materialforskere trenger et annet alternativ, og i dag sier Zhang og co at de har funnet det i form av en sopp kalt Trichoderma reesei. Den kan spire under en lang rekke forhold, og danner en fibrøs sopp som fremmer dannelsen av kalsiumkarbonat.
Tanken deres er at soppsporer tilføres betongen når den blandes og så blir liggende i dvale til betongen sprekker. Vann som strømmer inn i sprekkene får sporene til å spire, og fyller sprekkene med soppfibre som utløser dannelsen av kalsiumkarbonat - som til slutt fyller tomrommet.
Det er teorien, men det avgjørende spørsmålet er om det vil fungere i praksis. Så Zhang og co la ut for å finne ut av det.
Teamet helte betong i petriskåler og lot det stivne. De helte deretter et vekstmedium på hver plate og tilsatte forskjellige typer sopp. De ventet på å se hvilken av soppene som ville vokse under de svært alkaliske forholdene som betong fremmer.
Resultatene var avslørende. Bare av alle soppene som ble testet Trichoderma reesei blomstret selv når pH steg til 13. Zhang og co studerte deretter dens fibrøse struktur under et mikroskop og brukte røntgendiffraksjon for å analysere avleiringene den etterlot seg. Dataene tydet sterkt på det T. reesei hyfer kan fremme kalsiumkarbonatutfelling, sier de.
Elektronmikroskopbilder viser tydelig de mineraliserte strukturene fibrene etterlater seg.
Selvfølgelig beviser ingenting av det Trichoderma reesei sporer kan overleve hvis de legges til betong når den blandes. Ved første øyekast virker det faktisk usannsynlig. Sporene må sitte i porene i betongen.
Zhang og co målte porene i betongen de lagde og fant ut at de var omtrent en mikrometer i diameter i gjennomsnitt. Men Trichoderma reesei sporene er større - omtrent fire mikrometer i diameter. Det tyder på at de ville bli knust når betongen setter seg.
Zhang og co sier at problemet kan løses ved å tilsette luftbobler i blandingen, men dette må undersøkes nærmere.
Det er interessant arbeid med en betydelig oppside. Hvis Trichoderma reesei viser seg å være den magiske soppen som kan reparere USAs smuldrende infrastruktur, det vil være en stor velsignelse. Og det er miljøvennlig også - soppen er godartet når det gjelder mennesker, og prosessen med å danne kalsiumkarbonat fikserer karbon fra atmosfæren. Så det fjerner karbondioksid, en viktig klimagass.
Selvfølgelig er det mye arbeid foran for å avgjøre om sporene vil overleve i betong. Men de tidlige resultatene gir grunn til å studere dette nærmere.
Ref: arxiv.org/abs/1708.01337 : Screening av sopp for selvhelbredelse av betongsprekker