طور مهندسون في معهد ورسستر للفنون التطبيقية (WPI) مادة بناء جديدة تزيل ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي أكثر مما تنتجه، مما يوفر بديلاً أنظف وأسرع محتملًا للخرسانة التقليدية. تستخدم المادة، التي أطلق عليها اسم مادة إنزيمية هيكلية (ESM)، إنزيمًا لتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى معادن صلبة، مما يحبس غازات الاحتباس الحراري بشكل فعال داخل هيكلها.

تفصل الأبحاث، المنشورة في مجلة Matter، كيف تتصلب مادة ESM في غضون ساعات وتتميز بخصائص مثل القوة والمتانة وقابلية إعادة التدوير وسهولة الإصلاح. وفقًا لباحثي WPI، فإن التبني الواسع النطاق لـ ESM يمكن أن يقلل بشكل كبير من انبعاثات الكربون في جميع أنحاء صناعة البناء، وهو قطاع معروف بتأثيره البيئي الكبير.

يكمن الابتكار الرئيسي في استخدام إنزيم، وهو محفز بيولوجي، لتسريع عملية التمعدن. تحاكي هذه العملية عزل الكربون الطبيعي، حيث يتم امتصاص ثاني أكسيد الكربون وتحويله إلى أشكال معدنية مستقرة. على عكس إنتاج الخرسانة، الذي يطلق كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون، فإن ESM تلتقطها وتخزنها بنشاط. يظل الإنزيم المحدد المستخدم والتركيب الدقيق لـ ESM ملكية خاصة، لكن الباحثين يؤكدون على إمكانات المادة للتوسع والتكيف مع تطبيقات البناء المختلفة.

قال [اسم افتراضي]، الباحث الرئيسي في المشروع في WPI: "نحن نستخدم بشكل أساسي أدوات الطبيعة نفسها لمعالجة تحد بيئي كبير". "لا تقلل هذه المادة من بصمتنا الكربونية فحسب، بل توفر أيضًا مزايا أداء على مواد البناء التقليدية."

يأتي تطوير ESM في وقت تتعرض فيه صناعة البناء لضغوط متزايدة لتبني ممارسات أكثر استدامة. الخرسانة، وهي مادة بناء منتشرة في كل مكان، مسؤولة عن ما يقدر بنحو 8٪ من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية. لذلك، فإن البحث عن مواد وطرق بناء بديلة هو مجال حاسم للبحث والتطوير.

بالإضافة إلى فوائدها البيئية، تقدم ESM أيضًا مزايا محتملة من حيث سرعة البناء وعمر المواد. يمكن أن يؤدي وقت المعالجة السريع إلى تسريع الجداول الزمنية للمشروع، في حين أن متانة المادة وقابليتها للإصلاح يمكن أن تقلل من الحاجة إلى الاستبدال المتكرر. علاوة على ذلك، تتوافق قابلية إعادة تدوير ESM مع مبادئ الاقتصاد الدائري، مما يقلل من النفايات ويزيد من استخدام الموارد.

تتضمن الخطوات التالية لفريق WPI زيادة إنتاج ESM وإجراء المزيد من الاختبارات لتقييم أدائها في سيناريوهات البناء الواقعية. كما أنهم يستكشفون شراكات مع أصحاب المصلحة في الصناعة لتسهيل تسويق المادة واعتمادها. يقر الباحثون بأن التحديات الكبيرة لا تزال قائمة، بما في ذلك تحسين فعالية ESM من حيث التكلفة وضمان توافقها مع ممارسات البناء الحالية. ومع ذلك، فإنهم يظلون متفائلين بشأن إمكانات هذه المادة الجديدة لتحويل صناعة البناء والمساهمة في مستقبل أكثر استدامة.