بتن زیستی

بتن یکی از مهم ترین مصالح ساختمانی مورد استفاده در صنعت است که به دلیل ایجاد استحکام و دوام زیاد عمدتا در سازه های سنگین استفاده می شود.

عوامل زیادی بر دوام و مقاومت بتن تأثیر گذارند که یکی از رایج ترین آنها ایجاد ترک در آن است. بتن با بالاترین دقت اختلاط و اجرا نیز در نهایت در نقطه ای ممکن است دچار ترک شود. ترک ها می توانند در بتن به دلیل عوامل مختلف فیزیکی، شیمیایی، مکانیکی و محیطی ایجاد شوند. در این میان، ترک های بزرگ ممکن است یکپارچگی سازه را نیز تحت تاثیر قرار دهد در حالی که ترک های کوچک عمدتا دوام سازه را کاهش می دهند. ترک ها همچنین با افزایش احتمال خوردگی در آرماتور، نفوذپذیری ماتریس را در در نقطه ترک افزایش می دهند.

جهت کاهش احتمال ترک در بتن، سازه نیاز به تعمیر و نگهداری منظم دارد. از سویی، روش های ترمیم مرسوم ترک ها در بتن می تواند گران، غیر عملی یا زمان بر باشد. یکی از راهکارهای کاهش این هزینه‌ها و افزایش دوام سازه، استفاده از بتنی است که دارای مکانیزم خود ترمیم شونده باشد.

اولین مطالعات برای درک نقش احتمالی موجودات بیولوژیکی در تشکیلات کلسیتی به حدود سال 1910 برمی گردد که البته در سال 1968به طور ویژه مطالعاتی در زمینه نقش میکروارگانیسم ها بر فرآیندهای زمین شناسی و ژئوشیمیایی با ظهور رشته‌ی “ژئو میکروبیولوژی” شتاب بیشتر گرفت.
اخیراً در سال 2017، یک محقق هلندی (هندریک جونکرز) در بررسی خود، یکی از نوین ترین ویژگی های ممکن در یک بتن را معرفی نمود. این محقق با تزریق یک ماده بیولوژیکی و تغییر جزیی در ترکیب بتن معمولی، باعث ایجاد خاصیت خود ترمیمی در بتن شد.
این تکنیک که بر پایه کانی‌سازی زیستی باکتری‌ها در بتن می باشد یک فرآیند بیولوژیکی است که معمولاً در اشکال کمی از میکروارگانیسم‌ها دیده می‌شود. استفاده از میکروب‌ها در بتن باکتریایی تحت عنوان رسوب کربنات کلسیم ناشی از بارش میکروبی (MICCP) یا کانی‌سازی زیستی شناخته می‌شود.
کانی‌سازی زیستی یک بارش بیولوژیکی است که در آن ارگانیسم‌ها ، به کمک بارش فازهای معدنی به صورت خارج سلولی ، یک محیط میکرومحلی در بتن ایجاد می نمایند. هنگامی که ترک ها در سازه بتنی ایجاد می شوند، آب وارد این ترک ها می شود و بتن زیستی جهت پرکردن و ترمیم ترک های ظاهر شده روی سطوح ، بلورهای سنگ آهک (CaCO3) تولید می نماید. که هربار پس از تماس با آب و اکسیژن، باکتری های غیرفعال مجدد فعال می شوند. بنابراین با استفاده از میکروارگانیسم ها به عنوان اتصال دهنده و پرکننده در بتن می توان مقاومت و دوام را افزایش داد.

مزایای بتن زیستی فراتر از کاربردهای اقتصادی آن است. این ماده انتشار کربن را کاهش می دهد و این امکان را برای سازندگان تجاری و مسکونی فراهم می کند تا اثر کربن در سازه های خود را کاهش دهند. هم چنین جهت انجام تعمیرات و نگهداری، از بتن کمتر استفاده خواهد شد که این امر می تواند انتشار کربن در محیط زیست را در طول زمان کاهش دهد .