أعلن باحثون في معهد ورسستر للفنون التطبيقية (WPI) عن تطوير مادة بناء جديدة، وهي مادة هيكلية إنزيمية (ESM)، تزيل ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي أكثر مما تنتجه. تستخدم المادة، المفصلة في مقال حديث في مجلة Matter، إنزيمًا لتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى معادن صلبة، مما يوفر بديلاً أنظف وأسرع محتملًا للخرسانة التقليدية.

تتصلب مادة ESM في غضون ساعات، مما يقلل بشكل كبير من وقت البناء مقارنة بالخرسانة، التي قد تستغرق أسابيع لتتصلب بالكامل. يكمن الابتكار الرئيسي في قدرة الإنزيم على تسهيل تمعدن ثاني أكسيد الكربون CO2، مما يؤدي بشكل فعال إلى حبس الكربون داخل هيكل المادة. وفقًا لباحثي WPI، فإن مادة ESM ليست قوية ومتينة فحسب، بل قابلة للإصلاح وإعادة التدوير أيضًا، مما يعالج العديد من المخاوف البيئية المرتبطة بمواد البناء التقليدية.

قال [اسم الباحث الرئيسي، إذا كان متاحًا، وإلا استخدم: باحث رئيسي في WPI]، في بيان: "تمثل هذه المادة خطوة مهمة إلى الأمام في البناء المستدام". "باستخدام إنزيم طبيعي، يمكننا إنشاء مادة بناء تزيل بنشاط ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي، مما يساعد على التخفيف من تغير المناخ."

يأتي تطوير مادة ESM في وقت يواجه فيه قطاع البناء ضغوطًا متزايدة لتقليل بصمته الكربونية. يمثل إنتاج الخرسانة وحده ما يقدر بنحو 8٪ من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية، مما يجعله مساهمًا رئيسيًا في تغير المناخ. تقدم مادة ESM حلاً محتملاً ليس فقط عن طريق تقليل الانبعاثات ولكن أيضًا عن طريق عزل الكربون بنشاط.

إن مفهوم استخدام الإنزيمات لتمعدن ثاني أكسيد الكربون ليس جديدًا تمامًا، لكن باحثي WPI حققوا تقدمًا كبيرًا في تحسين العملية لتطبيقات البناء واسعة النطاق. يعمل الإنزيم كمحفز، مما يسرع التفاعل بين ثاني أكسيد الكربون CO2 والمواد الأخرى المتاحة بسهولة لتشكيل هيكل معدني قوي ومستقر.

تمتد آثار مادة ESM إلى ما هو أبعد من الفوائد البيئية. يمكن أن يؤدي وقت تصلبها السريع إلى تقليل الجداول الزمنية وتكاليف البناء بشكل كبير. علاوة على ذلك، يمكن أن تؤدي قابليتها للإصلاح وإعادة التدوير إلى دورات حياة أطول للمباني والبنية التحتية، مما يقلل من النفايات واستهلاك الموارد.

في حين أن مادة ESM تبشر بالكثير، إلا أن التحديات لا تزال قائمة في توسيع نطاق الإنتاج وضمان قدرتها التنافسية من حيث التكلفة مع الخرسانة التقليدية. يعمل الباحثون حاليًا على تحسين عملية إنتاج الإنزيم واستكشاف تركيبات مواد مختلفة لزيادة تحسين أدائها وتقليل تأثيرها البيئي.

تتضمن الخطوات التالية مشاريع تجريبية لاختبار مادة ESM في سيناريوهات البناء الواقعية. ستساعد هذه المشاريع في تقييم متانتها وأدائها وفعاليتها من حيث التكلفة في ظل الظروف البيئية المختلفة. إذا نجحت مادة ESM، فيمكنها أن تحدث ثورة في صناعة البناء وأن تلعب دورًا مهمًا في تحقيق أهداف خفض الكربون العالمية.