علماء إسرائيليون يطوّرون "بيو بيكرت" أقوى من الخرسانة

أعلن باحثون إسرائيليون عن ابتكار مادة اصطناعية جديدة تُعرف باسم "بيو بيكرت"، تتمتع بخصائص ميكانيكية فائقة تجعلها قابلة للاستخدام في ظروف مناخية قاسية جداً. وتتميز هذه المادة بقدرتها على تحمل ضغوط تصل إلى عشرة أضعاف تلك التي يتحملها الجليد العادي، كما أنها تمتص طاقة قبل الانهيار تفوق نظيرتها التقليدية بسبعين مرة.

تركيب جزيئي مبتكر للمادة

يعتمد تكوين "بيو بيكرت" بشكل أساسي على الماء، بالإضافة إلى بلورات نانوية سليلوزية مستخلصة من النباتات، وبروتين هجين مصمم خصيصاً لربط المكونات على المستوى الجزيئي. وتكمن الميزة الجوهرية لهذه التركيبة في التفاعل بين الألياف السليلوزية والبروتينات الهجينة؛ حيث تشكل الألياف شبكة تعزيز داخل هيكل الجليد، تشبه الدور الذي تلعبه حديد التسليح في الخرسانة العادية.

في المقابل، تعمل البروتينات على ربط بلورات الجليد مباشرة بالألياف السليلوزية. وبفضل هذا التنظيم البنيوي، تصبح انتشار الشقوق أقل احتمالاً، مما يسمح للمادة بامتصاص كميات أكبر من الطاقة والتشوه تدريجياً قبل التحطم، بدلاً من التكسر المفاجئ الذي يميز الجليد التقليدي.

مقارنات مع مواد سابقة

أظهرت الاختبارات المعملية أن قوة الضغط في مادة "بيو بيكرت" تعادل تقريباً قوة الخرسانة التقليدية، وهي ضعف القوة المتوفرة في مادة "بيكرت". وكانت مادة "بيكرت"، التي تتكون من خلط الجليد بمسحوق الخشب، قد خضعت لأبحاث سابقة على يد العالمين جيفري بايك وماكس بيروتز خلال الحرب العالمية الثانية.

قاد الفريق البحثي من الجامعة العبرية في القدس البروفيسور إيدو براسلافسكي، من كلية روبرت إتش سميث للزراعة والأغذية والبيئة. ونُشرت نتائج الدراسة في الدورية العلمية "Colloids and Surfaces B: Biointerfaces".

آفاق تطبيقية واستدامة بيئية

يشير البروفيسور براسلافسكي إلى أن إنتاج الخرسانة يمثل أحد المصادر الرئيسية لانبعاثات الكربون عالمياً، كما أن نقل مواد البناء إلى المناطق القطبية يكلف مبالغ طائلة. لذا، توفر المواد البديلة القابلة للتحلل، والتي تعتمد على الموارد المائية والنباتية، فوائد عملية ملموسة لمشاريع البناء المستدام.

وترى مجموعة البحث أن الاستخدام الأولي للمادة قد يكون في إنشاء هياكل مؤقتة أو موسمية في مناطق القطب الشمالي والجنوبي، مثل طرق الجليد، وممرات الإقلاع والهبوط، ومعسكرات البحث العلمي. وبما أن هذه الهياكل تتكون أساساً من الماء والمواد النباتية، فإنها تذوب طبيعياً عند انتهاء الحاجة إليها، مما يقلل من نفايات البناء.

مع ذلك، لا تزال مادة "بيو بيكرت" في مرحلة البحث واختبار الجدوى المخبرية. ويحتاج العلماء إلى مواصلة تقييم متانتها طويلة الأمد وقدرتها على تحمل دورات التجميد والإذابة المتكررة قبل النظر في التطبيقات العملية الواسعة. أما استخدام هذه المادة لبناء هياكل على سطح القمر أو المريخ، فهو حالياً مجرد احتمال يندرج ضمن أبحاث المستقبل.