Мост из будущего: ученые напечатали на 3D-принтере бетонную конструкцию, поглощающую углерод

Исследовательская группа из Университета Пенсильвании представила новый тип бетонной конструкции, которая способна поглощать больше углекислого газа, чем выделяет при производстве, сообщает CNN. Проект под названием Diamanti соединил экологически чистые материалы, 3D-печать и дизайн, вдохновленный природой. Его первый пример — пешеходный мост, который использует на 60% меньше материала, сохраняя прочность и долговечность.

Руководитель проекта, доцент кафедры архитектуры Университета Пенсильвании Масуд Акбарзаде, объясняет, что конструкция моста воспроизводит структуру "трипериодических минимальных поверхностей" (triply periodic minimal surface, TPMS) — таких же, как в человеческих костях. Такая форма позволяет эффективно распределять нагрузку и одновременно увеличивать площадь поверхности, что усиливает способность бетона поглощать CO₂ еще на 30%. По словам исследователя, это не только уменьшает выбросы, но и способствует активному очищению воздуха.

"В течение миллионов лет природа научилась использовать материал только там, где он действительно нужен. Мы просто повторили этот принцип в строительстве", — говорит Акбарзаде.

Усовершенствованная бетонная смесь поглощает на 142% больше углекислого газа, чем обычный бетон. Она разработана совместно с профессором материаловедения Шу Янг и содержит диатомовую землю — природный пористый материал из остатков окаменелых водорослей. Этот компонент частично заменяет цемент, создавая микроканалы, через которые CO₂ проникает вглубь структуры.

Проект начали в 2022 году при поддержке Министерства энергетики США и в сотрудничестве со швейцарской компанией Sika. Сейчас команда готовит строительство первого полноценного моста во Франции, где планируется провести следующие испытания.

Мост Diamanti состоит из отдельных модулей, напечатанных роботизированными 3D-принтерами, которые соединяются между собой натяжными тросами. Такой метод сокращает использование материалов и энергии на 25%, а также уменьшает потребность в стали на 80%, что существенно снижает общий углеродный след и стоимость строительства — на 25-30% .

Первый пятиметровый прототип, а впоследствии и десятиметровая версия, успешно прошли испытания на прочность. Сейчас их демонстрируют на Венецианской архитектурной биеннале 2025 года.

Несмотря на положительные последствия, эксперты предупреждают о сложностях с масштабированием технологии. Ду Хунцзянь, преподаватель гражданского строительства Национального университета Сингапура, который не участвует в проекте, отмечает, что глобальное производство диатомовой земли составляет лишь 2,6 млн тонн в год, что может ограничить ее использование в больших масштабах.

В то же время Эндрю Минсон, директор Глобальной ассоциации цемента и бетона, считает, что такие инновации могут стать нишевым решением для снижения выбросов: "Никакого универсального рецепта нет. Нам нужно сочетать различные технологии, чтобы уменьшить влияние на климат".

Цементная промышленность остается одним из крупнейших источников парниковых газов: на нее приходится примерно 8% глобальных выбросов. Несмотря на снижение выбросов на 25% за последние три десятилетия, по данным Международного энергетического агентства, спрос на бетон продолжает расти.

Цемент — это связующее вещество, необходимое для производства бетона и других стройматериалов, поскольку оно обеспечивает скрепление заполнителей (песка, камня) при смешивании с водой. Однако процесс его изготовления является энергетически затратным и приводит к значительным выбросам углерода. Это объясняется тем, что для расщепления основного сырья — известняка (карбоната кальция) — требуется температура до 2000 градусов Цельсия, при которой выделяется большое количество углекислого газа.

Команда Diamanti уверена, что их технология может стать частью решения этой проблемы. Кроме мостов, разработчики уже работают над применением новой бетонной смеси в сборных перекрытиях и стеновых элементах.

"Это не универсальный ответ, но это шанс создать совершенно новый подход к архитектуре — где здания не просто стоят, а помогают очищать атмосферу", — подытожил Акбарзаде.

Ранее ученые зафиксировали, что глобальное потепление ускоряется, и планета уже пересекла одну из критических "точек невозврата" — коралловые рифы находятся в состоянии почти необратимого коллапса. Эксперты подчеркивают необходимость немедленных и радикальных мер по сокращению выбросов, чтобы предотвратить дальнейшие необратимые изменения.