Ağaç gibi nefes alan malzeme: Canlı yapı karbonu havadan çekiyor

Makromoleküler Mühendislik Profesörü Mark Tibbitt liderliğinde yürütülen çalışmada, fotosentetik bakteriler (siyanobakteriler) özel bir jel içerisine yerleştirildi. Böylelikle hem canlı hem de büyüyebilen ve atmosferden direkt CO₂ yakalayabilen bir yapı gereci üretildi.

Malzeme, 3D baskı teknolojisiyle şekillendirilebiliyor. Büyüyebilmesi için sırf güneş ışığı, karbondioksit ve temel besinlerle zenginleştirilmiş yapay deniz suyuna gereksinim duyuyor. En dikkat cazip özelliği ise, sadece biyokütle olarak değil; birebir vakitte mineral formda da karbon depolayabilmesi.

Siyanobakterilerin bu özelliği, hem çevresel hem de yapısal açıdan avantaj sağlıyor. Fotosentez sırasında gerecin iç yapısında kireç taşı üzere katı karbonatlar oluşuyor. Bu mineraller uzun ömürlü karbon depoları olarak vazife yapıyor.

Tibbitt’in takımından doktora öğrencisi Yifan Cui, bu sürecin malzemeyi mekanik olarak da güçlendirdiğini belirtiyor: “Siyanobakteriler vakitle bu yumuşak yapıyı sertleştiriyor.”

Laboratuvar testlerine nazaran bu canlı yapı, 400 gün boyunca kesintisiz biçimde karbondioksit bağlayabiliyor. Gerecin gramı başına 26 miligram CO₂ tutulduğu gözlemlendi. Bu oran, geri dönüştürülmüş betondaki kimyasal karbon mineralizasyonuna (7 mg/g) kıyasla epey yüksek.

Malzemenin temelini, içi canlı hücrelerle dolu bir hidrojel oluşturuyor. Bu su bazlı jel, ışık, su, karbon dioksit ve besinlerin geçişine müsaade verecek biçimde tasarlandı. Ayrıyeten hücrelerin içeride eşit dağılımını sağlıyor.

Yüzey alanını artırmak ve ışığın derin katmanlara ulaşmasını sağlamak için 3D yazıcı ile özel geometrik yapılar üretildi. Bu sayede siyanobakteriler bir yıldan uzun mühlet boyunca canlı ve faal kalabildi.

Ekip, bu teknolojinin gelecekte bina cephelerinde kaplama materyali olarak kullanılabileceğini, böylelikle yapıların tüm kullanım ömrü boyunca atmosferden karbon çekebileceğini öngörüyor.

İlk uygulama örnekleri, Venedik Mimarlık Bienali ve Milano Trienali üzere milletlerarası etkinliklerde sergilendi. Kanada Pavyonu’nda üç metre yüksekliğindeki iki yapay “ağaç gövdesi”ne yer verildi. Her biri yılda yaklaşık 18 kilogram CO₂ emiyor – bu, 20 yaşındaki bir çam ağacının ortalama emme kapasitesine muadil.

Milano’da sergilenen “Daphne’nin Derisi” isimli yapıda ise ahşap yüzeylerin üzerine yerleştirilen mikroorganizmalar vakitle yeşil bir patina oluşturuyor. Bu görünüm, sadece estetik bir dönüşüm değil; birebir vakitte CO₂ yakalayan canlı bir mimari ögeye dönüşüyor