Hệ thống vi sinh vật đặc biệt sống bên trong bê tông có thể cảnh báo sớm nguy cơ nứt vỡ

Thiên Long,  

Hệ thống vi sinh bê tông có thể hoạt động như một hệ thống cảnh báo sớm về nguy cơ nứt vỡ hoặc sụp đổ.

Bê tông có vẻ không phải là một môi trường đặc biệt thích hợp cho sự sống, nhưng vi khuẩn vẫn có thê sống bên trong nó.

Hệ thống vi sinh vật đặc biệt sống bên trong bê tông có thể cảnh báo sớm nguy cơ nứt vỡ - Ảnh 1.

Một nghiên cứu mới do Đại học Delaware thực hiện đã kiểm tra hệ vi sinh vật trong bê tông để tìm hiểu cách chúng sinh sống, thay đổi theo thời gian và cách chúng ta có thể sử dụng chúng để theo dõi hoặc thậm chí sửa chữa các khiếm khuyết trên bê tông.

Vi khuẩn là những sinh vật nhỏ bé nhưng chúng có khả năng sống sót phi thường ngay cả ở các điều kiện khắc nghiệt như vùng lạnh giá, môi trường độc hại, các hồ dưới băng, sa mạc cực kỳ khô nóng và thậm chí cả ở ngoài không gian. Vì vậy, không ngạc nhiên khi một số loài vi khuẩn vẫn có thể phát triển và sinh sôi trong bê tông, mặc dù đó là môi trường khô, mặn, kiềm và nghèo chất dinh dưỡng.

Vậy chúng có những tác động gì đối với các tòa nhà và công trình kiến ​​trúc? Đây là điều mà các nhà nghiên cứu đang quyết tìm ra câu trả lời.

Hệ thống vi sinh vật đặc biệt sống bên trong bê tông có thể cảnh báo sớm nguy cơ nứt vỡ - Ảnh 2.

Nhóm đã chế tạo 40 trụ bê tông và chia làm hai nhóm gồm hỗn hợp tiêu chuẩn dễ xảy ra phản ứng kiềm-silica (ASR) làm phân hủy bê tông và một loại được làm bằng tro bay có khả năng chống lại hiện tượng này. Sau đó, chúng được đặt trên sân thượng trong khoảng hai năm và các mẫu ADN sẽ được lấy sau mỗi sáu tuần.

Nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng, sau khi các chất gây ô nhiễm từ phòng thí nghiệm được loại bỏ, từ 50 đến 60% vi khuẩn trong các mẫu thử đã di chuyển trên các vật liệu như sỏi và cát. Một số loài vi khuẩn khác xâm nhập từ môi trường bên ngoài và thấm qua các vết nứt. Một số loại vi khuẩn phổ biến nhất là Proteobacteria, Firmicutes và Actinobacteria.

Nói chung, tính đa dạng của cộng đồng vi khuẩn giảm dần theo thời gian và điều này không quá khó hiểu khi môi trường sống của chúng là trong bê tông. Nhưng điều thú vị là các loại vi khuẩn có sự phục hồi nhẹ vào mỗi mùa hè và thay đổi theo mùa. Tuy nhiên, vẫn còn rất nhiều câu hỏi được đặt ra trong nghiên cứu.

Julie Maresca, tác giả chính của nghiên cứu đặt câu hỏi: "Chúng đang ăn gì để sống? Có thể chúng đang ăn xác chết của các vi khuẩn khác. Nếu không có gì để ăn, chúng có thể hình thành bào tử hoặc hình thành loại tế bào ngủ đông và không làm gì cho đến khi trời mưa, sau đó ăn càng nhiều càng tốt rồi lại ngủ đông".

Hệ thống vi sinh vật đặc biệt sống bên trong bê tông có thể cảnh báo sớm nguy cơ nứt vỡ - Ảnh 3.

Mặc dù vẫn còn nhiều điều phải làm để hiểu rõ hơn về thế giới nhỏ bé  nhưng những tác động tiềm ẩn có thể rất lớn. Nhóm nghiên cứu đã xác định được một số loại vi khuẩn, bao gồm Arcobacter, Modestobacter, Salinicoccus, Rheinheimera, Lawsonella và Bryobacter dường như liên quan đến phản ứng phân hủy.

Theo giả thuyết, việc theo dõi những vi khuẩn này trong các cấu trúc bê tông như các tòa nhà và cầu sẽ sẽ hỗ trợ cảnh báo sớm về nguy cơ sụp đổ của các khối bê tông khổng lồ.

Về lâu dài, vi khuẩn còn giúp sửa chữa những khiếm khuyết trong bê tông, ví dụ như tạo ra canxi cacbonat để vá các vết nứt. Nhưng đáng tiếc hiện tại các loài vi khuẩn sống trong bê tông có tuổi thọ không cao. Các nghiên cứu trước đây đã thử bọc chúng trong các viên nang siêu nhỏ để giải phóng vi khuẩn khi chúng bị ướt. Đó thường là khi các tác động bên trong bê tông bắt đầu xảy ra.

Nhóm nghiên cứu vẫn sẽ cần tìm hiểu thêm về cơ chế hình thành và sinh trưởng của vi khuẩn trong bê tông. Bước tiếp theo là phân tích ADN của các mẫu lấy từ cấu trúc bê tông trong thế giới thực.

Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí mSystems mới đây.

Tham khảo Newatlas

Tin cùng chuyên mục
Xem theo ngày

NỔI BẬT TRANG CHỦ