Yeni nesil canlı yapı malzemesi: Hem büyüyor, hem de karbon yakalıyor

ETH Zürih’te yürütülen disiplinler arası bir araştırma, yapı malzemeleriyle karbon yakalama teknolojilerini birleştiren dikkat çekici bir gelişmeye imza attı. Biyoloji, kimya ve mühendislik alanlarından uzmanların ortak çalışmasıyla geliştirilen bu “canlı” malzeme, yalnızca büyüyüp şekil almakla kalmıyor; aynı zamanda havadaki karbondioksiti doğrudan emerek doğayla etkileşime giriyor.

Yeni nesil bu malzemenin temelini, su açısından zengin bir hidrojel ve siyanobakteriler oluşturuyor. Yeryüzündeki en eski canlılardan biri olan bu mikroorganizmalar, fotosentez yoluyla düşük ışık koşullarında bile çalışabiliyor. Hidrojelin içine yerleştirilen bakteriler, atmosferdeki karbondioksiti önce biyokütleye, ardından ise kalıcı bir forma (katı karbonatlara) dönüştürerek depoluyor.

Malzeme sadece canlı organizmaları desteklemekle kalmıyor; zamanla fiziksel olarak da güçleniyor. Karbonat minerallerinin birikmesiyle giderek sertleşen bu yumuşak yapı, dış ortam koşullarında da dayanıklı hale geliyor. Hidrojelin yarı geçirgen yapısı, ışığın içeriye ulaşmasını, su ve besinlerin dolaşımını mümkün kılıyor. Laboratuvar ortamında bakterilerin 400 günü aşkın süreyle aktif kaldığı gözlemlendi.

Ekip ayrıca, bu malzemeyi üç boyutlu yazıcıyla şekillendirerek performansı artırdı. Yüksek yüzey alanına sahip yapılar, daha fazla ışık alıyor ve bakterilerin eşit şekilde beslenmesini sağlıyor. Bu da karbon yakalama verimliliğini artıran önemli bir faktör.

Uygulamalar gerçek hayatta başladı bile

Araştırmanın laboratuvar sınırlarını aşan ilk örneklerinden biri, Venedik Mimarlık Bienali’nde sergilendi. Burada hidrojel kullanılarak oluşturulan üç metrelik sütunlar, yılda bir genç çam ağacının emdiği kadar, yani yaklaşık 18 kilogram karbondioksiti yakalayabiliyor.

Benzer bir proje, İtalya’nın Milano kentinde yürütülüyor. Bu projede canlı malzeme, ahşap yüzey kaplaması olarak kullanılıyor ve mikrobiyal büyüme, estetik bir tasarım öğesine dönüştürülüyor. Böylece karbon yakalama, yalnızca çevresel değil, görsel bir değer de kazanmış oluyor.

Geleneksel karbon yakalama yöntemleri genellikle büyük endüstriyel sistemlere, enerji yoğun süreçlere veya kimyasal maddelere dayanıyor. ETH Zürih’in geliştirdiği bu malzeme ise tamamen farklı bir yaklaşım sunuyor: Pasif, sürdürülebilir ve düşük maliyetli… Biyolojik yapılar kullanılarak geliştirilen bu sistem, görünmez değil, hatta dikkat çekici bir şekilde çevresel katkı sunuyor.

Araştırmacılar, bu tür canlı malzemelerin gelecekte binaların yapısına doğrudan entegre edilerek, yapıların yaşam döngüsü boyunca çevreye olan etkilerini azaltabileceğine inanıyor. Yani sadece inşa edilen değil, yaşayan ve çevreye katkı sağlayan yapılar mümkün olabilir.

Söz konusu araştırmanın ayrıntıları, bilimsel dergi Nature Communications’da yayımlandı.