Στη μακρά ιστορία της Επιστήμης, έχει επανειλημμένα αποδειχθεί πως η καινοτομία αναδύεται όταν οι καλά καθορισμένοι κανόνες σπάνε.
Κάτι τέτοιο συνέβη και στη Ζυρίχη, όταν η «εκκεντρική» ιδέα ερευνητών του Τεχνολογικού Ινστιτούτου της Ζυρίχης (ETH) θόλωσε τα όρια μεταξύ της βιολογίας, της επιστήμης των υλικών και της αρχιτεκτονικής.
Η γραμμή της σκέψης φαινομενικά απλή: στο απόγειο της κλιματικής κρίσης κάθε νέα τεχνολογία οφείλει να υπηρετεί τη βιωσιμότητα, ακόμα και τα δομικά υλικά των πολυώροφων κτιρίων μιας πόλης. Σε αυτή την τελευταία περίπτωση δε, η χρήση «πράσινων» υλικών δεν είναι απλώς επιλογή, αλλά ανάγκη, τη στιγμή που η μέση θερμοκρασία του περιβάλλοντος αυξάνεται συνεχώς.
Η αναγκαιότητα αυτή ώθησε και τους ερευνητές του ETH να αναπτύξουν ένα καινοτόμο δομικό υλικό, το οποίο περιέχει… βακτήρια ικανά να δεσμεύουν το επιβλαβές διοξείδιο του άνθρακα (CO₂) από την ατμόσφαιρα καθώς φωτοσυνθέτουν.
Το υλικό τους είναι ζωντανό (αφού περιέχει ζωντανούς οργανισμούς), αναπτύσσεται μέσω του ηλιακού φωτός, τεχνητού θαλασσινού νερού και θρεπτικών συστατικών, ενώ για να λάβει το επιθυμητό σχήμα του αξιοποιείται η τρισδιάστατη (3D) εκτύπωση. Απώτερο στόχο αποτελεί η χρήση του σε προσόψεις κτιρίων, ως ένα μέσο μακροχρόνιας απομάκρυνσης διοξειδίου του άνθρακα από τις επιβαρυμένες ατμόσφαιρες των πόλεων.
Μικροοργανισμοί δίνουν ζωή σε συμβατικά υλικά
Η ιδέα πήρε «σάρκα και οστά» στο πλαίσιο της ερευνητικής πρωτοβουλίας ALIVE, μιας σύμπραξης μηχανικών και βιολόγων για την ανάπτυξη βιώσιμων υλικών, τα οποία αξιοποιούν τον μεταβολισμό επιλεγμένων ζωντανών οργανισμών για στοχευμένες χρήσεις. Το καινοτόμο υλικό είναι στην πραγματικότητα μια υδρογέλη (δηλαδή ένα πολυμερές με υψηλή περιεκτικότητα σε νερό), στην οποία ενσωματώθηκαν κοινά φωτοσυνθετικά βακτήρια, γνωστά στη βιολογία ως κυανοβακτήρια.
Ο ρόλος της υδρογέλης είναι διττός: πρωτίστως, λειτουργεί ως ένα «πρόσφορο έδαφος» για την επιβίωση των βακτηρίων και, δευτερευόντως, ως υγρό επιτρέπει σε όλα τα χημικά συστατικά και στο φως να κινούνται ελεύθερα. Το επιθυμητό σχήμα της υδρογέλης εξασφαλίζεται μέσω της τεχνολογίας της 3D εκτύπωσης.
Τα κυανοβακτήρια δεσμεύουν αποδοτικά το CO₂ μετατρέποντάς το σε βιομάζα, μέσω της εγγενούς ιδιότητάς τους να φωτοσυνθέτουν. Κατά τη φωτοσύνθεση ωστόσο έχουν την τάση να μεταβάλλουν το χημικό τους περιβάλλον με αποτέλεσμα να προκαλούν την καθίζηση στερεών ανθρακικών αλάτων (όπως ο κοινός ασβεστόλιθος). Η πρακτική αυτή «παρενέργεια» συμβάλλει μεταξύ άλλων και στη δομική σταθερότητα του υλικού με τον χρόνο.
Πιλοτική δοκιμή σε εκθέσεις σύγχρονης τέχνης
Το καινοτόμο υλικό δεν περιορίστηκε στο εργαστήριο. Χάρη στην υποψήφια διδάκτορα Αρχιτεκτονικής Αντρεα Σιν Λινγκ (Andrea Shin Ling), η τεχνολογία μεταφέρθηκε στην Μπιενάλε Αρχιτεκτονικής της Βενετίας, όπου παρουσιάστηκε η εγκατάσταση «Picoplanktonics».
Εκεί, δομές ύψους έως και τριών μέτρων, με ενσωματωμένα κυανοβακτήρια, λειτούργησαν ως βιολογικά δομικά στοιχεία, ικανά να δεσμεύουν περίπου 18 κιλά CO₂ ετησίως (όσο δηλαδή απορροφά και ένα πεύκο περίπου 20 ετών).
Μια δεύτερη εγκατάσταση, με τίτλο «Dafne’s Skin», παρουσιάστηκε στην 24η Τριενάλε του Μιλάνου. Σε αυτήν οι μικροοργανισμοί σχηματίζουν μια ζωντανή πράσινη πατίνα σε ξύλινη επένδυση, η οποία όχι μόνο δεσμεύει το CO₂ αλλά επαναπροσδιορίζει την αισθητική της φθοράς και της παλαιότητας ως ενεργό και δημιουργικό στοιχείο.
Αν και η τεχνολογία βρίσκεται ακόμη σε πειραματικό στάδιο, η επιτυχής μεταφορά της από το εργαστήριο στο αστικό τοπίο και η θετική ανταπόκριση από τον κόσμο της αρχιτεκτονικής δείχνουν πως έχει τη δυναμική να επηρεάσει ουσιαστικά το μέλλον της βιώσιμης δόμησης και να συμβάλει στην απορρύπανση της ατμόσφαιρας.
