Технология копирует природные процессы. Ученые выделили из прибрежных почв особые бактерии, которые вырабатывают фермент, запускающий нужную химическую реакцию. Когда эти бактерии добавляют в грунт вместе с особым питательным раствором, они начинают вырабатывать карбонат кальция — тот же самый минерал, из которого состоят мел, известняк и ракушки.
Кристаллы кальцита заполняют пустоты между песчинками и склеивают их, превращая рыхлую почву в каменную структуру. В лабораторных испытаниях этот метод показал отличные результаты: обработанные образцы грунта становились прочными и не размывались водой.
«Особенно важно, что разработка не наносит вреда природе. В отличие от химических реагентов и цемента, бактерии работают мягко и не загрязняют окружающую среду. Более того, сам процесс биоцементации участвует в связывании углекислого газа из атмосферы — точно так же, как это происходит в природе при формировании известняковых пород. Для хрупкой арктической экосистемы это критически важно: любое строительство в Заполярье должно быть максимально щадящим», — рассказала Елена Богатыренко, кандидат биологических наук, заведующая Научно-исследовательской лабораторией морской микробиологии Института Мирового океана ДВФУ.
У новой технологии есть немало вариантов практического применения. Для нефтегазовых компаний, работающих на арктическом шельфе, она поможет укреплять скважины и управлять потоками воды в пластах без использования агрессивной химии. Кроме того, бактериальный метод способен связывать вредные вещества — тяжелые металлы и радиоактивные элементы, превращая их в безопасные минералы, которые не растворяются в воде и не попадают в почву. Это делает технологию идеальной для очистки загрязненных территорий.
Биоцемент можно использовать при строительстве дорог и дамб в районах вечной мерзлоты, для укрепления склонов и предотвращения оползней. Еще одно перспективное направление — самовосстанавливающийся бетон. Если добавить бактерии в бетонную смесь, то при появлении трещин микроорганизмы «проснутся» и заделают повреждения, выделяя все тот же кальцит. Это значительно продлевает срок службы зданий и сооружений в суровом арктическом климате. Также технология помогает бороться с пылью на угольных складах и отвалах: бактерии создают на поверхности прочную корку, которая не разрушается ветром и дождем.
Сейчас ученые ДВФУ завершили лабораторные испытания, отобрали самые эффективные штаммы бактерий и подтвердили, что метод работает даже на образцах грунта, имитирующих арктические условия. Следующий этап — промышленные испытания на реальных объектах совместно с индустриальными партнерами. По предварительным оценкам, новая технология позволит сократить объемы привозного грунта при строительстве насыпей, снизить затраты на укрепление оснований и минимизировать ущерб для природы Арктики.
В рамках реализации стратегического проекта «Научно-производственные технологии Мирового океана, шельфа и Арктики» по программе «Приоритет-2030» ДВФУ ведет комплексные исследования и разработки для технологического обеспечения промышленного освоения арктических территорий. Научные коллективы работают над созданием автономных подводных аппаратов и морской робототехники, новых материалов и химических технологий для морской среды, геомониторингом многолетнемерзлых грунтов, цифровым мониторингом шельфовой инфраструктуры, а также совершенствованием морской логистики и транспортных систем.
Все научные открытия возможны благодаря постоянно развивающейся инфраструктуре кампуса ДВФУ. В 2024 году по отдельному поручению президента России Владимира Путина Дальневосточный федеральный университет вошел в программу строительства кампусов мирового уровня в рамках национального проекта «Молодежь и дети». Вторая очередь кампуса ДВФУ будет включать новый комплекс общежитий на 4000 человек. По поручению президента в стране создается целая сеть современных кампусов. К 2030 году появится созвездие из 25 новых кампусов университетов. Работу по данному направлению ведет Правительство Российской Федерации и Минобрнауки России.
