Ağaç gibi nefes alan malzeme: Canlı yapı karbonu havadan çekiyor

Makromoleküler Mühendislik Profesörü Mark Tibbitt liderliğinde yürütülen çalışmada, fotosentetik bakteriler (siyanobakteriler) özel bir jel içerisine yerleştirildi. Böylece hem canlı hem de büyüyebilen ve atmosferden doğrudan CO₂ yakalayabilen bir yapı malzemesi üretildi.

İki yönlü karbon depolama

Malzeme, 3D baskı teknolojisiyle şekillendirilebiliyor. Büyüyebilmesi için yalnızca güneş ışığı, karbondioksit ve temel besinlerle zenginleştirilmiş yapay deniz suyuna ihtiyaç duyuyor. En dikkat çekici özelliği ise, yalnızca biyokütle olarak değil; aynı zamanda mineral formda da karbon depolayabilmesi.

Siyanobakterilerin bu özelliği, hem çevresel hem de yapısal açıdan avantaj sağlıyor. Fotosentez sırasında malzemenin iç yapısında kireç taşı gibi katı karbonatlar oluşuyor. Bu mineraller uzun ömürlü karbon depoları olarak görev yapıyor.

Malzeme zamanla sertleşiyor, dayanıklılığı artıyor

Tibbitt’in ekibinden doktora öğrencisi Yifan Cui, bu sürecin malzemeyi mekanik olarak da güçlendirdiğini belirtiyor: “Siyanobakteriler zamanla bu yumuşak yapıyı sertleştiriyor.”

Laboratuvar testlerine göre bu canlı yapı, 400 gün boyunca kesintisiz şekilde karbondioksit bağlayabiliyor. Malzemenin gramı başına 26 miligram CO₂ tutulduğu gözlemlendi. Bu oran, geri dönüştürülmüş betondaki kimyasal karbon mineralizasyonuna (7 mg/g) kıyasla oldukça yüksek.

Siyanobakteriler birer yapı ustası

Malzemenin temelini, içi canlı hücrelerle dolu bir hidrojel oluşturuyor. Bu su bazlı jel, ışık, su, karbon dioksit ve besinlerin geçişine izin verecek şekilde tasarlandı. Ayrıca hücrelerin içeride eşit dağılımını sağlıyor.

Yüzey alanını artırmak ve ışığın derin katmanlara ulaşmasını sağlamak için 3D yazıcı ile özel geometrik yapılar üretildi. Bu sayede siyanobakteriler bir yıldan uzun süre boyunca canlı ve aktif kalabildi.

Binalar karbon yutağına dönüşebilir

Ekip, bu teknolojinin gelecekte bina cephelerinde kaplama malzemesi olarak kullanılabileceğini, böylece yapıların tüm kullanım ömrü boyunca atmosferden karbon çekebileceğini öngörüyor.

İlk uygulama örnekleri, Venedik Mimarlık Bienali ve Milano Trienali gibi uluslararası etkinliklerde sergilendi. Kanada Pavyonu’nda üç metre yüksekliğindeki iki yapay “ağaç gövdesi”ne yer verildi. Her biri yılda yaklaşık 18 kilogram CO₂ emiyor – bu, 20 yaşındaki bir çam ağacının ortalama emme kapasitesine eşdeğer.

Çürüme değil dönüşüm: Canlı mimarinin yükselişi

Milano’da sergilenen “Daphne’nin Derisi” isimli yapıda ise ahşap yüzeylerin üzerine yerleştirilen mikroorganizmalar zamanla yeşil bir patina oluşturuyor. Bu görünüm, yalnızca estetik bir dönüşüm değil; aynı zamanda CO₂ yakalayan canlı bir mimari unsura dönüşüyor