Бетон, который живёт: стены будущего смогут не только стоять, но и заряжать устройства

Бетон давно стал символом урбанизации: прочный, холодный и неизменно серый. Им построены дороги, мосты, небоскрёбы и целые города. Но учёные решили вдохнуть в него жизнь — буквально. Исследователи из Орхусского университета (Дания) и Чунцинского университета Цзяотун (Китай) создали "живой цемент", в котором живут электроактивные бактерии. Этот материал способен не только удерживать здания, но и накапливать электричество, превращаясь в источник энергии.

"Мы объединили структуру с функцией", — рассказал ведущий автор проекта Ци Ло.

В результате получился материал, который выдерживает нагрузки, хранит энергию и даже восстанавливается при поступлении питательных веществ.

Как работает живой цемент

Ключевую роль играет микроорганизм Shewanella oneidensis — бактерия, известная способностью передавать электроны через поверхности. В цемент она попадает во время смешивания с сульфатом натрия — веществом, которое служит питанием и электролитом. После затвердевания в структуре образуются микроканалы, по которым можно подавать питательные растворы.

Так возникает микробно-цементный гибрид, в котором биологические и неорганические компоненты работают как единая система.

• Плотность энергии: 178,7 Вт⋅ч/кг

• Срок службы: после 10 000 циклов сохраняется 85 % ёмкости

• Температурная устойчивость: от -15 °C до +33 °C

Один килограмм такого цемента может питать до 44 светодиодных ламп, а стена стандартной комнаты — накопить до 10 кВт⋅ч энергии, чего достаточно для работы офисного сервера в течение суток.

Сравнение: живой цемент и традиционные накопители энергии

Потенциал для городов будущего

Учёные предполагают, что живой цемент можно будет использовать в фундаментах, стенах и мостах, превращая здания в активные энергетические узлы. Он может накапливать энергию от солнечных панелей или ветрогенераторов и питать городскую инфраструктуру.

"Мы видим, как технология станет частью архитектуры будущего. Стены зданий будут не только удерживать конструкции, но и обеспечивать энергией их внутренние системы", — пояснил Ци Ло.

Ошибка → Последствие → Альтернатива

• Ошибка: считать, что это просто лабораторная новинка.

• Последствие: недооценка потенциала устойчивого строительства.

• Альтернатива: рассматривать технологию как часть зелёной энергетики.

• Ошибка: игнорировать биологическую составляющую.

• Последствие: утрата функциональности микробов.

• Альтернатива: разработка устойчивых штаммов и регулярная "подпитка".

• Ошибка: использовать обычный цемент без модификации.

• Последствие: гибель микроорганизмов.

• Альтернатива: адаптировать пористость и состав для циркуляции питательных веществ.

Проблемы, которые предстоит решить

Главное препятствие — агрессивная щёлочная среда цемента. Она губительна для большинства бактерий. Кроме того, активность микроорганизмов сильно зависит от температуры, влажности и количества питательных веществ. Исследователи работают над созданием более устойчивых штаммов и изменением структуры цемента, чтобы улучшить вентиляцию и выживаемость бактерий.

А что если города станут живыми

Представьте мегаполис, где здания вырабатывают и хранят энергию, мосты ремонтируют себя, а стены регулируют температуру. "Живые материалы" открывают дорогу к архитектуре, где граница между биологией и инженерией размыта.

Подобные технологии уже рассматриваются для умных домов и инфраструктуры: здания смогут питать уличное освещение и даже подзаряжать электромобили.

Плюсы и минусы живого цемента

FAQ

Может ли цемент реально питать дом?
Пока нет, но технология демонстрирует потенциал локального накопления энергии в конструкциях зданий.

Как долго живут бактерии?
Исследователи сохранили 80 % их активности после восстановления питательными растворами.

Безопасен ли материал?
Да, бактерии не патогенны и не представляют угрозы для человека.

Когда появятся первые здания с таким цементом?
По прогнозам разработчиков, в течение ближайших 10-15 лет — после успешных полевых испытаний.

Мифы и правда

• Миф: бактерии разрушают бетон.

• Правда: в данном случае они укрепляют структуру и участвуют в передаче энергии.

• Миф: живой цемент нестабилен.

• Правда: материал сохраняет до 85 % ёмкости после 10 000 циклов.

• Миф: технология непрактична.

• Правда: при масштабировании она может стать альтернативой батареям и кабелям.

3 интересных факта

1. Shewanella oneidensis может передавать электроны так же эффективно, как проводник.

2. Один килограмм живого цемента способен питать до 44 LED-лампочек.

3. После "подкормки" бактерии восстанавливают до 80 % ёмкости материала.

Исторический контекст

• 2020-е: активные исследования биоархитектуры и самовосстанавливающегося бетона.

• 2024: создание первого цемента, способного хранить энергию.

• 2025: публикация работы в Cell Reports Physical Science - начало нового направления "биоэнергетических материалов".

Живой цемент — это не просто изобретение, а шаг к будущим городам, где здания станут частью энергетической экосистемы. Как отмечают авторы из Орхусского университета, сочетание инженерии и микробиологии открывает новую эру устойчивого строительства, где стены смогут не только защищать, но и питать жизнь вокруг нас.