Sciencemag.cz
Doporučujeme
Armovaný beton /železobeton/, navzdory působivé reputaci, vyžaduje péči. Jeho slabou stránkou je vlastně týž prvek, který je i jeho největší předností – vnitřní struktura. V důsledku běžného opotřebovávání, jakož i smršťování a rozpínání v létě a v zimě, se v betonu tvoří prasklinky. Těmi dovnitř proniká voda, která pak mrzne, rozpíná se a praskliny dále prohlubuje. S touto erozí se musejí vypořádávat všechny kamenné či betonové budovy, a proto je třeba provádět jejich generální údržbu každých zhruba padesát let.
Armovaný beton však podléhá ještě zhoubnějšímu typu poškození. K tomu dochází, když dovnitř pronikne voda ve větším množství a začne narušovat ocelovou výztuž. Za běžných podmínek, tedy je-li vystavena přírodním živlům, je ocel náchylná ke rzi. Pokud ji zalijeme do betonu, utvoří se na ní v tamějším zásaditém prostředí ochranná vrstva hydroxidu železitého, která však za určitých podmínek přestane ocel chránit. Rez se pak rychle šíří a vytváří další a další praskliny a záhy může dojít k rozkladu celé vnitřní struktury. Obzvlášť nebezpečného protivníka představuje slaná voda, která narušuje ochrannou vrstvu hydroxidu železitého, a její korozivní účinek je proto mimořádně silný. Betonové mosty a silnice v zemích s chladným podnebím, na něž ke všemu působí sůl, která se používá k rozpouštění sněhu a ledu, jsou vůči tomuto rozkladu zejména náchylné. Nedávno se zjistilo, že jím trpí například známý nadjezd v londýnské čtvrti Hammersmith.
Vzhledem k tomu, že doslova polovina všech staveb světa je dnes z betonu, vyžaduje jejich údržba ohromné a stále rostoucí náklady. A jako by to nestačilo, mnohé tyto stavby se nacházejí v podmínkách, za nichž se pravidelné opravy provádějí jen velmi obtížně, například most přes Øresundskou úžinu, který spojuje Dánsko a Švédsko, nebo reaktory jaderných elektráren. Proto by bylo ideální, kdybychom objevili beton, který by se dokázal o sebe postarat sám – uměl by se sám zacelovat. Takový beton už dnes kupodivu existuje, a třebaže je zatím v plenkách, pokusy prokázaly, že funguje.
Příběh „organického“ betonu začali psát vědci, kteří zkoumali živočichy schopné přežít v extrémních podmínkách. Objevili bakterii, která žije na dně velmi zásaditých jezer vzniklých sopečnou aktivitou, jejichž pH se pohybuje mezi 9 a 11. To je koncentrace, která už způsobuje popáleniny. Dříve měli vědci vcelku rozumně za to, že v takto žíravém prostředí nemůže žádný život existovat. Několik důkladných studií však ukázalo, že život je houževnatější, než jsme si vůbec dokázali představit. Alkalofilním bakteriím ani tak vysoké hodnoty pH nevadí. Navíc vyšlo najevo, že jeden konkrétní druh zvaný Bacillus pasteurii vylučuje minerální kalcit, jednu ze složek betonu. Tyto bakterie jsou mimořádně odolné a v dormantním (spícím) stavu, zapouzdřené v nerostech, dokážou přežívat celá desetiletí.
Samoopravný beton obsahuje právě tyto organismy společně s jistým typem škrobu, který jim slouží jako potrava. Za normálního stavu (ve schránce z hydrátových fibril křemičitanu vápenatého) zůstávají bakterie dormantní, pokud se ovšem v betonu utvoří prasklina, bakterie se ve vodě uvolní ze své schránky, procitnou a začnou se shánět po potravě. Najdou přidaný škrob a začnou růst, množit se a vylučovat minerální kalcit, jednu z forem uhličitanu vápenatého. Ten se naváže na beton a začne vyplňovat prasklinu, čímž zamezí jejímu dalšímu rozšiřování.
Na první pohled je to jedna z oněch vizí, které vypadají úžasně na papíře, jenže v praxi nikdy nefungují. Tato však funguje. Z nejnovějších výzkumů vyplývá, že popraskaný samoopravný beton dokáže zacelit až 90 procent poškození, a nyní se vyvíjí taková forma, která by byla komerčně použitelná.
Jiný typ betonu s živou složkou nese název filtercrete. Ten charakterizuje velmi specifická poréznost, která nabízí přirozeně se vyskytujícím bakteriím prostor, v němž mohou přežívat. Póry v betonu navíc propouštějí vodu, takže ji bakterie mohou při prosakování čistit, například od ropných produktů, tvoří-li tento beton povrch parkoviště.
Dnes již existuje dokonce i textilní podoba betonu zvaná betonové sukno. Tento materiál se prodává navinutý na kotouče a stačí jen přidat vodu, aby ztuhl v libovolném tvaru. Znamenitě se hodí třeba k sochařským účelům, ovšem nejcennější službu bude asi prokazovat v lokalitách zasažených nějakou pohromou, kde půjde za pár dnů postavit ze srolovaných stanů shozených z helikoptéry dočasné městečko, které lidem poskytne ochranu před deštěm, sluncem a větrem, zatímco probíhá rekonstrukce.
…
Padesát procent všeho, co postavíme, je dnes z betonu. Přesto na něj pohlížíme vlastně jako na kost – máme ji raději uvnitř, a když vyčnívá ven, odpuzuje nás to.
Možná to ale není navždy – třeba jen nedávno skončila druhá vlna betonového entuziasmu. Ta první začala se starými Římany a uzavřela se z dosud neznámých důvodů s koncem jejich impéria. Nové typy betonu, které dnes přicházejí na scénu, jsou sofistikovanější a my možná znovu změníme názor. Možná se dočkáme začátku třetí vlny a tentokrát se nadchneme pro chytrý beton s přidanými bakteriemi, z nějž vznikne doslova živoucí architektura.
Tento text je úryvkem z knihy
Mark Miodownik: Neobyčejné materiály – Podivuhodné příběhy látek, které vytvářejí náš svět
Argo a Dokořán 2016
O knize na stránkách vydavatele
