Az anyagot már eleve úgy tervezték, hogy az később építészeti felhasználásra is alkalmas legyen, ezáltal magukat az épületeket lehet CO2-megkötő struktúrákká alakítani, ami jelentősen hozzájárulhat a klímaváltozás mérsékléséhez. Az ETH Zürich kutatói által fejlesztett anyag cianobaktériumokat tartalmaz, amelyek kékzöld algaként is ismertek. Ezek az ősi mikroorganizmusok fotoszintézis segítségével napfény, víz és szén-dioxid felhasználásával oxigént és cukrokat termelnek. Egyedi tulajdonságuk, hogy bizonyos tápanyagok jelenlétében képesek a CO2-t szilárd karbonátásványokká, például mészkővé átalakítani.

„Az anyag különlegessége, hogy nemcsak biomasszaként, hanem ásványi formában is képes tárolni a szén-dioxidot”

– magyarázta Mark Tibbitt, az ETH Zürich makromolekuláris mérnöki docense és a tanulmány társszerzője. Ez az ásványi szerkezet idővel megszilárdul és megerősíti az anyagot, így változtatja azt lényegében funkcionális építőanyaggá. Az új anyag alapját egy porózus, 3D-nyomtatással előállítható hidrogél képezi, amely elősegíti a baktériumok növekedését, vagyis biztosítja, hogy a fény, a víz és a CO2 hatékonyan eljusson hozzájuk. A kutatók többféle gél összetételt is kipróbáltak, hogy optimalizálják a cianobaktériumok életképességét és teljesítményét.

Az ásványosodás elősegítése érdekében a hidrogéleket kalcium- és magnéziumtartalmú mesterséges tengervízbe merítették, mivel ezek az elemek elengedhetetlenek a karbonátok képződéséhez. A további kutatások egyik iránya egyébként éppen annak a vizsgálata lesz, hogyan lehet biztosítani ezeket a tápanyagokat, amikor az anyagot ténylegesen is egy épület homlokzatán alkalmazzák.

A kutatás során az anyag 400 nap alatt folyamatosan megkötötte a CO₂-t, grammonként akár 26 milligrammot is ásványi formában raktározva el. Ez a sebesség jelentősen magasabb, mint más tipikus biológiai módszerek esetében. Az anyag zöld színe idővel mélyebb lett, jelezve a biomassza felhalmozódását – ez a folyamat körülbelül 30 nap után viszont stagnálni kezdett. Yifan Cui, az ETH Zürich doktorandusza és a tanulmány másik társszerzője hozzátette:

„A cianobaktériumok a legrégebbi ismert életformák közé tartoznak. Rendkívül hatékonyak a fotoszintézisben, így még gyenge fényviszonyok között is képesek a CO2-t és a vizet biomasszává alakítani.”

A csapat egy velencei építészeti kiállításon már be is mutatta az anyag henger alakú prototípusait, amelyek évente akár 18 kilogramm CO2-t képesek megkötni – ami egy kifejlett fenyőfa teljesítményéhez hasonlítható. A kutatók szerint a jövőben genetikailag módosított baktériumokkal fokozható lehet a szén-dioxid-megkötés hatékonysága.

„Ez egy alacsony energiaigényű, környezetbarát módszer a légköri szén-dioxid megkötésére” – emelte ki Tibbitt –, „amely jól kiegészítheti a már meglévő technológiákat.”

(Kép: A kutatók már beépítették anyagukat építészeti tervekbe is, például ezekbe a fatörzsre emlékeztető objektumokba, forrás: Valentina Mori / Velencei Biennálé)