Trong một bước tiến quan trọng hướng tới các hoạt động xây dựng bền vững hơn, các nhà khoa học đã phát triển một vật liệu mới sử dụng nấm và vi khuẩn, có khả năng trở thành một giải pháp thay thế thân thiện với môi trường cho bê tông truyền thống. Quá trình sản xuất xi măng, một thành phần chính của bê tông, chịu trách nhiệm cho 8% lượng khí thải CO2 toàn cầu, khiến việc tìm kiếm các lựa chọn thay thế xanh hơn trở nên vô cùng cấp thiết.
Các nhà nghiên cứu tại Đại học bang Montana đã tiên phong trong việc tạo ra một loại Vật liệu Sống Kỹ thuật (Engineered Living Material - ELM) kết hợp mạng lưới sợi nấm (mycelium) giống như rễ của một loại nấm với các vi khuẩn được lựa chọn đặc biệt. Cách tiếp cận sáng tạo này giải quyết những hạn chế lớn của các ELM trước đây, vốn thường có tuổi thọ ngắn và thiếu khả năng kiểm soát cấu trúc bên trong cần thiết cho độ bền.
Nhóm nghiên cứu đã chọn một loại nấm có tên N. crassa nổi tiếng với khả năng phát triển nhanh chóng của sợi nấm và đặc tính gọi là Kết tủa Carbonate do Vi sinh vật Khởi tạo (Microbially Induced Carbonate Precipitation - MICP), nơi nó có thể biến cát hoặc đất rời thành một vật liệu cứng như xi măng. Họ cũng giới thiệu một loại vi khuẩn, S. pasteurii, trước đây đã được sử dụng để sửa chữa gạch làm từ đất mặt trăng và vá ổ gà trên trái đất. Đây là một loại vi khuẩn có khả năng tạo ra các khoáng chất rắn (biomineralizing).
Điểm đột phá nằm ở đâu? Nghiên cứu này đánh dấu lần đầu tiên sợi nấm được thử nghiệm như một bộ khung cấu trúc (scaffold) cho việc sản xuất ELM được khoáng hóa sinh học (biomineralized). Trợ lý Giáo sư Chelsea Heveran của Đại học Montana State, tác giả nghiên cứu, nhấn mạnh rằng việc sử dụng bộ khung nấm cho phép kiểm soát chính xác kiến trúc bên trong của vật liệu, thậm chí tạo ra các cấu trúc phức tạp tương tự như vỏ xương. Khả năng thiết kế hình học bên trong này mở ra những tiềm năng để tăng cường độ bền và độ cứng.
Các nhà nghiên cứu đã chứng minh rằng các vi sinh vật bên trong bộ khung sợi nấm của họ vẫn sống và hoạt động trao đổi chất trong ít nhất 4 tuần. Đây là thời gian tồn tại lâu hơn so với nhiều ứng cử viên ELM khác và có thể là chìa khóa để tạo ra một vật liệu xây dựng bền và lâu dài với các đặc tính hữu ích như khả năng tự phục hồi. Các bước tiếp theo trong nghiên cứu bao gồm kéo dài tuổi thọ của các tế bào sống và phát triển các phương pháp sản xuất ở quy mô lớn.
Nếu thành công, các nhà nghiên cứu có thể có một giải pháp thay thế khả thi cho bê tông truyền thống. Tất nhiên, họ sẽ phải giải quyết những trở ngại lớn nhất trong việc thách thức vị thế của bê tông như một vật liệu xây dựng, bao gồm chi phí cao hơn của ELM, khả năng cung cấp dễ dàng để có thể tìm nguồn cung ứng và lưu trữ theo yêu cầu, và tính phù hợp cho nhiều loại dự án xây dựng. Tuy nhiên, việc sử dụng sáng tạo các vật liệu sinh học này mang đến một con đường đầy hứa hẹn hướng tới một tương lai bền vững hơn cho ngành xây dựng.