От глиняных кирпичей древнеегипетских пирамид до римского бетона, выдерживающего тысячелетия, — этот материал всегда был символом человеческой изобретательности. Но сегодня он оказался в ловушке: с одной стороны, без бетона нет городов, с другой — на его производство приходится почти 9% мировых выбросов CO₂.

Ученые из Пенсильванского университета нашли неожиданное решение — они добавили в бетон диатомовую землю, окаменелые остатки микроскопических водорослей. Получился легкий, но прочный материал, который не только поглощает на 142% больше углекислого газа, чем обычный бетон, но и требует меньше цемента.

Диатомовая земля — это осадочная порода из окаменелых панцирей диатомовых водорослей. Ее частицы пористые и легкие, как песок, но работают как фильтр: задерживают жидкости, газы и даже бактерии.

Результаты опубликованы в издании Advanced Functional Materials.

Как это работает

• Диатомовая земля — пористый материал, который впитывает CO₂, как губка.
• При печати на 3D-принтере бетон с такой добавкой становится прочнее со временем, а не слабее.
• Специальная геометрия структур (вдохновленная кораллами и морскими звездами) увеличивает площадь контакта с воздухом, усиливая поглощение углерода.

Обычно, если материал пористый, он теряет прочность, — говорит Шу Ян, руководитель исследования. — Но здесь все наоборот: чем больше CO₂ впитывается, тем крепче становится структура.

Команда также экспериментирует с формами — например, используя математические модели, которые встречаются в природе. Это позволило сократить количество материала на 60%, сохранив прочность.

Где это пригодится

• В строительстве: мосты, фасады, несущие панели.
• В морской экологии: искусственные рифы, платформы для кораллов.

Мы перестали воспринимать бетон как что-то  статичное, — говорит Ян. — Теперь это динамичный материал, который реагирует на окружающую среду.

Этот бетон может преобразить две отрасли сразу: строительство и экологию. В городах он снизит углеродный след зданий, а в океане — станет основой для восстановления рифов. Главное преимущество — масштабируемость: диатомовая земля дешевая, а 3D-печать бетоном уже тестируется в мире. Если технологию доработают, она поможет выполнить нормы по углеродной нейтральности без ущерба для прочности конструкций.

Пока непонятно, как поведет себя материал в экстремальных условиях: при перепадах температур или длительном контакте с морской водой. Диатомовая земля может засорять оборудование, а ее добыча — вредить экосистемам. Кроме того, 3D-печать бетоном все еще дороже традиционных методов.

Ранее ученые доказали, что бетонные джунгли тоже накапливают углекислый газ.