バクテリアが直す自己治癒コンクリート、世界初の量産技術を確立
写真等はインターネットより拝借致しました、商用利用ではありませんのでお許しください、いかに研究者の方々が地球保全のためなど努力されている現状をご覧ください。
會澤高圧コンクリート（北海道苫小牧市）とアイザワ技術研究所（札幌市）は、コンクリート構造物のひび割れなどの損傷をバクテリアが自動修復する「自己治癒コンクリート」の量産技術を世界で初めて確立した。2020年11月16日から自己治癒化材料の製造を開始している。年間70万m3に相当する自己治癒コンクリートの大量供給が可能だ。
札幌市内に完成した自己治癒化材料を製造するプラント。バクテリアとポリ乳酸の粉体を混ぜる特殊ミキシング装置（写真：會澤高圧コンクリート）
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會澤高圧コンクリートが実用化した自己治癒手法は、オランダのデルフト工科大学のヘンドリック・ヨンカース准教授が率いる研究チームが考案した。アルカリ耐性の強いバクテリアとその餌となるポリ乳酸をコンクリートに配合しておく。ひび割れなどが生じると、割れ目から浸透した水と酸素で、休眠していたバクテリアが活性化。餌を食べて、ひび割れを埋める炭酸カルシウムを生成する。
自己治癒機能でひび割れを埋めたコンクリート（写真：會澤高圧コンクリート）
同社はデルフト工科大学が設立したオランダのバジリスク・コントラクティングBVと独占販売の契約を17年4月に締結。当時、既に欧州では自己治癒コンクリートが商品化されていたものの、そのままでは日本のコンクリートへの適用が難しく、最適な自己治癒化材料の検討と量産化に時間を要した。
ヨンカース准教授が製作したプロトタイプでは、糸状に押し出し成形した生分解性プラスチックのポリ乳酸に、培養したバクテリアを等間隔で注入して2mm程度の間隔で裁断。水中で冷やした後に乾燥させた「カプセル」を用いる。ただしその大きさがネックとなった。
「カプセルが大き過ぎて、コンクリートに混ぜると浮力などで上がるため安定しづらい。製造工程が複雑で大量生産にも向いていなかった」。開発を主導してきた會澤高圧コンクリート生産化学本部の酒井亨副本部長は、こう明かす。
オランダで使っているセメントはフライアッシュなどを混ぜており、日本の純度の高いクリンカーを主原料とするセメントとは違う点も災いした。日本のコンクリートはアルカリ成分が強く、ポリ乳酸を加速的に分解するため、乳酸カルシウムを過剰に生成。それがコンクリート表面に白い斑点として浮かび上がった。
押し出し成形したポリ乳酸にバクテリアを注入して、等間隔に裁断したプロトタイプの自己治癒化材料。長さは2mm程度（写真：會澤高圧コンクリート）
2020/12/15
戸田建設（株）（社長：今井 雅則）は、日本大学工学部（学部長：根本 修克）と共同で、微生物を用いた「自己治癒コンクリート」の実用化に関する研究を行っており、今般、当社施設「南砂PJ研修センター」の擁壁部に初適用しました。
本技術は、コンクリートに発生したひび割れを微生物の代謝活動を利用して補修する技術であり、構造物の機能維持やその管理に掛かる費用の低減が期待できます。
開発の背景
コンクリート構造物に発生するひび割れは、鉄筋の腐食による耐久性の低下や、美観を損なうことなどの原因となります。それらを防ぐためには、ひび割れを早期に発見し、補修する必要があります。当社は、微生物の代謝活動によってコンクリートのひび割れを閉塞させることができる「自己治癒コンクリート」に着目し、日本大学工学部建築学科のサンジェイ・パリーク (Sanjay PAREEK) 教授と共同で、本技術の実用化に向けた研究を行っています。
本技術の概要
本技術は、微生物とその養分となる乳酸カルシウムをコンクリートにあらかじめ添加することで、発生したひび割れを閉塞させる技術です。コンクリートにひび割れが発生すると、酸素と水が供給されることで微生物が活動を開始し、乳酸カルシウムを取り込み、炭酸カルシウムを生成することによってひび割れを閉塞します。微生物はひび割れが閉塞すると活動を休止し、休眠状態となりますが、再度ひび割れが発生すると活動を再開します。
本技術の特長は以下の通りです。
- 1ひび割れを閉塞させることで、劣化因子（水や塩化物イオン等）のコンクリート内部への浸入を防ぐことができます（図1参照）。
- 2微生物の添加によるフレッシュコンクリートや施工性への影響はみられず、一般的なコンクリートと同様に打設できることを確認しています。
本技術を用いることで、コンクリート構造物の耐久性や美観を維持することができます。さらに、ひび割れに対するメンテナンス作業が不要となるため、構造物供用中の維持管理費用を低減できます。
今後の展望
当社は、本技術を当社施設「南砂PJ研修センター」の擁壁部に初適用しました。
今後も上記の経過観察を行うとともに、継続して本技術の有効性を検証し、当社独自のサスティナブル技術の一つとして展開を図ります。
この記事を拝読させて頂いた時、研究者の発想に共感を持ちました、誰がバクテリアとコンクリを結び付けるでしょう、発想とはそういうものです。私も発想家の一人として賛美したいと思います。既成概念から疑問視する方もおられると思いますが、門を閉ざさず無理と言う言葉を捨てて共に研究を進めて欲しいと思いました。世界中の人に笑顔が湧きたちますので！吉野正規（原左京）