何が起きたか

スイスのETH Zurichで、研究者のKaren Antorveza Paezさんが、細菌で砂を固める建物の材料を研究している。博士課程の研究では、3Dプリントで形を作る方法と、ロボットで表面を積み上げる方法を試した。ねらいは、細菌の働きとデジタル製造を組み合わせ、建築部材を作ることだ。

砂が固まるしくみ

使うのは、Sporosarcina pasteuriiという細菌などだ。3Dプリント法では、砂、細菌、水をもとにしたゲルを混ぜたバイオインクを印刷する。その形を尿素と塩化カルシウムの浴につけると、細菌の酵素が尿素を分解する。そこで生じた物質とカルシウムが反応し、石灰岩と同じ炭酸カルシウムになる。小さな結晶が砂つぶの間でかみ合い、全体を固める。必要な強さによって、完成まで2〜5日かかる。毎日、新しい浴を用意し、最後に乾かす。乾燥後は細菌は活動しない。

なぜ重要か

従来のセメントは、岩を1000度以上で熱する工程を必要とする。建設に使われる材料の中でも、セメント製造は二酸化炭素排出の大きな原因の一つだ。今回の方法は、少なくともこの固める工程を熱源なし、室温で進められる。だから、低いエネルギーで建築部材を作れる可能性がある。ただし、環境に良いと決まったわけではない。

どこまで確認できたか

研究チームは、日よけや間仕切りに使える外壁部材を作った。もう一つの方法では、ロボットアームが細菌、固める材料、砂を順番に吹きつけ、層を重ねる。自然界のストロマトライトという層状の岩の作られ方がヒントだ。この装置は、2025年のベネチア・ビエンナーレで6か月動き続け、細菌による固化を自動化できることを示した。

まだ分からないこと

現段階のバイオセメントは、コンクリートよりモルタルに近い。荷重を支える構造材として、長く使えるかは分かっていない。砂つぶの大きさや混ぜる割合をどう決めれば、丈夫で安定した材料になるかも研究中だ。さらに、反応の副産物として出るアンモニウムは環境への負担になりうる。処理まで含めて考えなければ、持続可能な材料とは言い切れない。

次に見る点

今後は、強さ、耐久性、大規模化のしやすさを調べる必要がある。アンモニウムを安全に扱う方法と、材料を作る全工程の環境影響も焦点になる。細菌が砂を固められることは、すでに示された。次の勝負は、建築で必要な性能と環境負荷を、同時に管理できるかどうかだ。

参考: ETH Zurichの公式説明、ロボット散布の研究論文。