Ніла Іваненко 
Команда матеріалознавців зі Швейцарського федерального технологічного інституту (ETH) у Цюриху розробила новий «живий» матеріал, що містить синьо-зелені водорості та поглинає вуглекислий газ (CO2). Згодом він твердне та може бути використаний у будівництві.
Завдяки синьо-зеленим водоростям, або ціанобактеріям, новий матеріал є фотосинтетичним. Це означає, що він може хімічно перетворювати вуглекислий газ, сонячне світло та воду на кисень та цукри, які сприяють росту.
За наявності певних поживних речовин матеріал також може перетворювати CO2 на тверді карбонатні мінерали, такі як вапняк, заявили дослідники. Згодом ці мінерали створюють міцну решітку всередині матеріалу, яка зміцнює його та зберігає вуглець у більш стабільній формі, ніж фотосинтез.
«Матеріал може зберігати вуглець не лише в біомасі, але і у формі мінералів (особлива властивість цих ціанобактерій). Як будівельний матеріал, він допоможе в майбутньому зберігати CO2 безпосередньо в будівлях», – заявив співавтор дослідження Марк Тіббітт, доцент кафедри макромолекулярної інженерії в ETH.
Без здатності ізолювати вуглець в мінеральній формі новий матеріал був би гнучким та желеподібним, розповіло видання Live Science. Але, виробляючи мінеральний скелет із CO2 та поживних речовин, матеріал поступово підвищує власну механічну міцність, що робить його добрим кандидатом для будівництва, стверджують дослідники.
Вони також вважають, що згодом матеріал використовуватиметься як покриття на фасадах будівель для безпосереднього поглинання CO2 з атмосфери. Під час дослідження матеріал безперервно поглинав вуглекислий газ протягом 400 послідовних днів, зберігаючи приблизно 26 міліграмів CO2 на грам матеріалу у вигляді карбонатних опадів. Така швидкість є високоефективною і значно вищою, ніж в інших форм біологічного поглинання вуглекислого газу, кажуть вчені.
Дедалі яскравіший зелений колір матеріалу свідчить про те, що він зберігає CO2 у вигляді біомаси. Але ціанобактерії можуть зростати лише до певної межі, а тим часом швидкість, з якою вуглець зберігався всередині бактеріальних клітин, вирівнювалася приблизно за 30 днів. Це означає, що секвестрація вуглецю у формі біомаси знижується після цього періоду, але не припиняється.
Основою нового матеріалу є 3D-друкований гідрогель з високим вмістом води, який складається зі зшитих молекул. Дослідники вибрали пористий гідрогель та виростили в ньому ціанобактерії, забезпечивши достатнє проникнення в нього світла, води та CO2. Потім команда протестувала різні форми гідрогелю, щоб визначити найкращу для виживання ціанобактерій.
«Ціанобактерії є однією з найдавніших форм життя у світі. Вони дуже ефективні у фотосинтезі й можуть використовувати навіть найслабше світло для виробництва біомаси з CO2 та води», – зазначив співавтор дослідження Іфань Цуй.
У ході дослідження вчені занурювали гідрогелі у штучну морську воду, щоб забезпечити необхідні поживні речовини для осадження мінералів. Тепер винахідники потребують подальших досліджень, щоб визначити, як ці поживні речовини, зокрема кальцій та магній, можна буде вводити в матеріал, який покриватиме будинок.
Водночас дослідники експериментують з різними формами, які міг би приймати «живий» матеріал. На архітектурній виставці у Венеції команда презентувала його у вигляді двох об’єктів, схожих на стовбури дерев. Кожен з них міг би поглинати близько 18 кілограмів CO2 на рік: стільки, скільки 20-річна сосна.
Науковці зауважили, що ціанобактерії можна генетично модифікувати, аби збільшити швидкість їхнього фотосинтезу перед тим, як вбудовувати їх у матеріал.
Результати дослідження опублікував журнал Nature Communications.
