Bez betonu by moderní svět rozhodně nevypadal tak, jak ho známe. Vysoké budovy, dálnice, mosty nebo přehrady, to vše na tomto materiálu doslova stojí i padá. Jenže beton má také svoji odvrácenou tvář, patří mezi největší znečišťovatele planety. Jeho výroba – především cementu, tedy klíčové složky – se na celosvětových emisích CO₂ podílí až osmi procenty. A tak není divu, že se hledají nové způsoby, jak stavět udržitelněji a s menší ekologickou stopou.
Nejvíce pozornosti se v souvislosti s touto problematikou aktuálně soustředí na prodlužování životnosti betonu, píše web Popular Mechanics. Vědci přitom poněkud paradoxně hledí na to, jak se věci dělaly v minulosti – či snad lépe řečeno, jak je konkrétně dělali staří Římané, jejichž slavné akvadukty (a nejen ty) i po více než dvou tisíci letech působí překvapivě zachovale.
Účinná ingredience
Klíčem k trvanlivosti římských staveb byla speciální přísada, kterou tehdejší stavitelé do betonu přidávali. Šlo o takzvané vápenné inkluze, jež dokázaly zacelit mikrotrhliny dřív, než se rozšířily.
Tyto inkluze byly tvořeny drobnými částicemi ne zcela zreagovaného vápna, které zůstaly uvnitř betonové směsi, přičemž moderní výzkumy prokázaly, že je Římané do betonu přidávali zcela záměrně. Jakmile se v konstrukci časem objevila trhlina a dostala se k ní voda, vápenné „kapsy“ začaly reagovat a vytvořily nový uhličitan vápenatý – tedy stejný materiál, který původně beton zpevňoval. Poškozené místo se tak doslova „samo“ zacelilo.
Tento princip dnes inspiruje výzkum „samoopravných“ materiálů. Vědci z Texas A&M University zkoušejí podobný přístup, tentokrát však s využitím syntetických lišejníků, jak ukazuje jejich nedávno publikovaná studie v časopise Materials Today Communications.
Přírodní pomocník
Nutno podotknout, že samoopravný beton není úplnou novinkou – o mikroorganismech, které v jeho struktuře dokážou opravovat praskliny, se mluví už desítky let. Výzkumníci z Texasu nicméně tvrdí, že jejich přístup všechny dosavadní pokusy překonává.
„Samoopravný beton řízený mikroorganismy se zkoumá už více než třicet let. Stále však naráží na jeden zásadní problém: žádný z dosud známých přístupů není plně autonomní, protože vyžaduje doplňování vnějších živin, aby mohly vznikat opravné látky,“ vysvětluje v tiskovém prohlášení vedoucí autorka studie Cchung-žuej Ťin.
Její tým se rozhodl jít jinou cestou a sáhl po inspiraci z přírody. Tu konkrétně našel v lišejnících, které běžně rostou na stromech nebo skalách a které tvoří složitý symbiotický systém sinic, hub a řas. Vědci vytvořili jejich syntetickou variantu, v níž sinice využívají sluneční záření a živiny z okolního vzduchu, zatímco houby produkují látky, které umí zacelovat vzniklé praskliny.
Právě houby totiž dokážou navázat ionty vápníku, čímž spouštějí tvorbu uhličitanu vápenatého, tedy extrémně pevné látky, která se přirozeně vyskytuje například v lasturách, korálech nebo v onom slavném římském betonu. Díky tomu se syntetický lišejník obejde bez externích živin a dokáže autonomně opravovat poškozenou strukturu betonu jen za pomoci světla a vzduchu.
Autonomní opravný systém
V laboratorních testech dokázal zmíněný lišejník zacelit praskliny i v běžném betonu – a to čistě jen s pomocí slunečního světla a vzduchu. Díky tomu se jedná o vůbec první plně autonomní opravný systém, který by v budoucnu mohl výrazně prodloužit životnost betonových konstrukcí a zároveň snížit náklady na jejich údržbu.
Autoři studie nyní zkoumají, zda by stejný princip mohl fungovat i na již existující poškození. Nutno nicméně dodat, že i když jsou dosavadní výsledky slibné, plošné nasazení samoopravného betonu zatím zůstává hudbou budoucnosti – tuto technologii totiž vyvíjí a vyrábí jen několik firem na světě a její produkce je stále nákladnější než u běžného betonu. Odborníci se proto shodují, že než se podobné materiály prosadí ve stavební praxi ve větším měřítku, potrvá to minimálně ještě 10 let.
