Исследователи из Швейцарской высшей технической школы Цюриха разработали печатаемый живой материал, который активно поглощает углекислый газ из атмосферы. Материал содержит фотосинтезирующие бактерии, которые связывают CO2 двумя различными способами, образуя биомассу и твёрдые минералы. Исследователи утверждают, что этот материал может снизить углеродный след зданий и инфраструктуры.

Исследование, проведённое междисциплинарной исследовательской группой под руководством Марка Тиббитта, профессора макромолекулярной инженерии в Швейцарской высшей технической школе Цюриха, включает в себя эти фотосинтезирующие бактерии, известные как цианобактерии,впечатанные в гель. Затем из этого материала можно напечатать на 3D-принтере различные формы и структуры, которые продолжают расти со временем, а также поглощают углерод из воздуха.

Для выращивания строительного материала, пригодного для 3D-печати, требуется всего три компонента: солнечный свет, CO2 и искусственная морская вода с легкодоступными питательными веществами. Удивительно, но он поглощает гораздо больше CO2, чем связывает в процессе органического роста, поскольку может накапливать углерод как в биомассе, так и в виде минералов, что является особым свойством цианобактерий. Эта необычная функция имеет множество преимуществ. В частности, минералы откладываются внутри материала и механически укрепляют его, то есть цианобактерии постепенно затвердевают изначально мягкие структуры, делая их функциональными и экологически безопасными.

«Цианобактерии — одни из древнейших форм жизни в мире, — объясняет Ифань Цуй, один из двух ведущих авторов исследования, которое было проведено в рамках университетского проекта «Передовая инженерия с использованием живых материалов» (ALIVE). «Они очень эффективно осуществляют фотосинтез и могут использовать даже самый слабый свет для производства биомассы из CO2 и воды».

Увеличенная версия исследования была недавно продемонстрирована на Венецианской биеннале 2025 года в виде «Пикопланктоники», выставки больших напечатанных конструкций, содержащих цианобактерии. Сообщается, что самая большая из напечатанных конструкций, похожая на ствол дерева высотой более трёх метров, может улавливать до 18 кг CO2 в год, что делает её такой же эффективной в улавливании углерода, как 20-летняя сосна в условиях температуры окружающей среды.

В ходе исследования учёные использовали три различных вида печатного оборудования. Для образцов в форме диска команда использовала Cellink BioX пневматический биопринтер для прямой печати чернилами. Затем, чтобы напечатать тот же материал в виде трёхмерных решётчатых структур, облегчающих перенос газа и питательных веществ внутри напечатанных конструкций для улучшения их способности поглощать углерод, они использовали Readily3D томографический биопринтер Tomolite.

Создание 3D-печатных ячеистых структур с использованием Tomolite стало ключом к раскрытию всего потенциала этого материала. «Мы создали структуры, которые обеспечивают проникновение света и пассивное распределение питательной жидкости по всему телу за счёт капиллярных сил», — говорит Далия Дрансейке, другой ведущий автор статьи. Такая конструкция позволила инкапсулированным цианобактериям продуктивно жить более года.

Наконец, для крупномасштабных архитектурных моделей, представленных на Венецианской биеннале в рамках выставки «Пикопланктоника», был использован «первый в своем роде процесс роботизированной 3D-печати, при котором осадочный каркас наполняется бактериями». По словам Тиббитта, последствия исследования 3D-печати живых материалов могут быть значительными, поскольку архитекторы ищут способы уменьшить углеродный след новых сооружений. «В качестве строительного материала он может помочь в будущем хранить CO2 непосредственно в зданиях», — говорит он.

Источник