وجد العلماء أن بكتيريا شائعة في التربة يمكنها ربط حبيبات الرمل معًا بشكل أقوى من غيرها، عبر تكوين “أسمنت طبيعي” بين الحبيبات، هذا الاكتشاف يوجه البحث نحو إضافات حية قد تساعد الخرسانة مستقبلاً على سد أضرارها المبكرة قبل انتشار الشقوق.
داخل أعمدة رمل بحجم الحقنة، حولت البكتيريا الفائزة الحبيبات الفضفاضة إلى هيكل متماسك حافظ على شكله بعد الجفاف.
الدراسة منشورة في مجلة Scientific Reports، في جامعة César Vallejo (UCV)، ربط الباحثون هذا التماسك بسلالة Bacillus المحلية من التربة الحجرية، وسجلوا الروابط المعدنية التي تشكلت بين الحبيبات.
اختبار النمو القلوي
نظرًا لأن الخرسانة شديدة القلوية، يجب أن تستمر أي بكتيريا مفيدة في النمو في ظل هذه الظروف، تمكنت كلتا البكتيريا من النمو، لكن نوعًا واحدًا وصل إلى أعداد أكبر بكثير مع مرور الوقت، ومع ذلك، لم يحدد النمو وحده الفائز، إذ إن البقاء على قيد الحياة تحت الضغط وتكوين الجسور المعدنية هما عمليتان مختلفتان.
الكيمياء وراء البكتيريا والأسمنت
عند تزويدها باليوريا والكالسيوم، اعتمدت البكتيريا على إنزيم اليورياز، الذي يقسم اليوريا ويزيد القلوية المحلية، هذا التغير الكيميائي أطلق الكربونات، التي ارتبطت بالكالسيوم لتترسب ككربونات الكالسيوم على سطح الخلايا.
كيف تكونت الجسور المعدنية
تركت بكتيريا Bacillus كريستالات مستديرة صغيرة، فيما أنتج Streptomyces كريستالات طويلة الشكل، ما جعل Bacillus أفضل في ربط الحبيبات عبر نقاط تماس متعددة، وتشكيل جسور معدنية واسعة.
الخرسانة القابلة للإصلاح الذاتي
تتمثل الفكرة المستقبلية في وضع جراثيم البكتيريا داخل الخلطة، بحيث تنشط عند ظهور الشقوق وتنتج كربونات الكالسيوم لسدها تلقائيًا.
أهمية السلالات المحلية
نظرًا لأن السلالة الفائزة جاءت من مناجم الحجر الجيري في سيمبال، شمال بيرو، فهي متكيفة مسبقًا مع الظروف القلوية، ما يمنحها أفضلية في مواقع البناء الواقعية.
ما يحتاجه المهندسون
لا تزال هناك حاجة لاختبارات دقيقة للمتانة، النفاذية، وإغلاق الشقوق قبل اعتماد هذه البكتيريا في الخرسانة على نطاق واسع.
