ปัจจุบัน ไม่ว่ามองไปทางไหนเราก็เห็นสิ่งปลูกสร้างจากคอนกรีตผุดพรายแทบทุกที่ที่มนุษย์ไปเยือน อาคารคอนกรีตจึงไม่ต่างจากธงสัญลักษณ์ว่าพื้นที่บริเวณนี้ถูกยึดครองโดยสปีชีส์ที่ชื่อว่ามนุษย์ ความสะดวกสบายและคงทนแข็งแรงทำให้คอนกรีตเป็นวัสดุยอดนิยมในทุกหนแห่ง แต่ทราบไหมครับว่าอุตสาหกรรมก่อสร้างนี้เองที่สร้างผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมมหาศาล โดยปล่อยแก๊สเรือนกระจกคิดเป็นสัดส่วนสูงถึง 8 เปอร์เซ็นต์ มากกว่าอุตสาหกรรมการบินถึงเกือบสี่เท่าตัว
นวัตกรรมการปลูกสร้างโดยใช้คอนกรีตไม่ใช่เรื่องใหม่ เราพบหลักฐานว่าช่างโบราณค้นพบสูตรผสมที่คล้ายคลึงกับคอนกรีตตั้งแต่สมัย 1300 ปีก่อนคริสตกาล ส่วนผสมหลักของคอนกรีตคือหิน ดิน ทราย น้ำ และซีเมนต์ สารเคมีที่ช่วยให้ทุกอย่างเกาะรวมกัน
ซีเมนต์นี่แหละครับคือหนึ่งในตัวการเจ้าปัญหาที่ปล่อยแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์มหาศาล เพราะการผลิตซีเมนต์คือการเผาหินปูนด้วยความร้อนสูงลิ่วเพื่อทลายพันธะแคลเซียมคาร์บอเนตให้กลายเป็นแคลเซียมออกไซด์สารตั้งต้นสำคัญของซีเมนต์ และผลพลอยได้ที่เราไม่อยากได้นั่นคือคาร์บอนไดออกไซด์ กระบวนการนี้จึงเป็นการปล่อยแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์สองทอดคือการเผาเชื้อเพลิงเพื่อสร้างความร้อนและปฏิกิริยาเคมี
ทางออกหนึ่งคือการเฟ้นหาเทคโนโลยีที่ดักจับและกักเก็บแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์จากอากาศ แต่ปัจจุบันเทคโนโลยีดังกล่าวราคาแพงมากจนไม่อาจนำมาใช้ได้ในเชิงพาณิชย์ อีกทางเลือกที่เป็นไปได้มากกว่าคือการปรับเปลี่ยนกระบวนการโบราณนี้ให้เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมโดยเหล่าผู้ช่วยตัวจิ๋วที่ไม่มีใครคาดคิดคือเหล่า ‘แบคทีเรีย’ นั่นเอง
กระบวนการใหม่ที่ใช้แบคทีเรีย
โพรมีธีอุส แมทีเรียลส์ (Prometheus Materials) บริษัทสัญชาติอเมริกันมองหาผู้ช่วยคนใหม่ที่จะมาทำหน้าที่ผลิตซีเมนต์ ก่อนจะตัดสินใจเลือก ‘สาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน’ หรือ ‘ไซยาโนแบคทีเรีย (Cyanobacteria)’ สิ่งมีชีวิตที่มีคลอโรฟิลล์ในการสังเคราะห์แสงมาทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงานแทนที่จะใช้ความร้อนจากเชื้อเพลิงฟอสซิล การใช้วิธีการดังกล่าวช่วยลดการปล่อยแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์จากปกติถึง 90 เปอร์เซ็นต์
โพรมีธีอุสจะเลี้ยงแบคทีเรียในเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ (Bioreactors) ที่ล้อมรอบด้วยหลอดไฟให้แสงสว่างเพื่อให้เหล่าผู้ช่วยตัวจิ๋วสามารถสังเคราะห์แสงได้ ในสารละลายนอกจากจะมีสารอาหารอนินทรีย์ที่จำเป็น ยังมีการเติมแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ และแคลเซียมไอออนละลายอยู่เพื่อกระตุ้นการตกผลึกแร่ทางชีวภาพ (Biomineralisation) แล้วจึงย้ายไปบ่อพักแล้วปล่อยให้เหล่าแบคทีเรียกินจนอิ่มหนำ เราก็จะได้ผลลัพธ์เป็นสารละลายเหนียวข้นที่สามารถทำหน้าที่คล้ายกับซีเมนต์ที่ผสมน้ำแล้ว
การผลิตคอนกรีตชีวภาพมีหลากหลายสูตร แต่สูตรที่โพรมีธีอุสเลือกส่วนผสมหลักคือทรายเพื่อให้วัสดุที่ได้มีความคงทนแข็งแรง เมื่อผสมเสร็จแล้ว ขั้นตอนต่อไปคือการใส่สารละลายดังกล่าวเข้าในแท่นพิมพ์แล้วใช้เครื่องจักรอัดแน่นอีกหนึ่งครั้งเพื่อผลิตเป็นอิฐมวลเบาโดยใช้เวลาพักอีก 8 วันซึ่งนับว่าน้อยมากเมื่อเทียบกับการพักอิฐมวลเบาทั่วไปที่ต้องใช้เวลาถึง 28 วัน ที่สำคัญคือผลลัพธ์ที่ได้ยังแข็งแรงกว่าคอนกรีตบางประเภท โดยสามารถทนกำลังอัดได้ถึง 380 กิโลกรัมต่อตารางเซนติเมตร
แม้ว่าจะปล่อยคาร์บอนต่ำและแข็งแรงทนทาน แต่ความท้าทายสำคัญของการผลิตอิฐมวลเบาด้วยวิธีนี้คือราคาที่แพงกว่าพอสมควร การที่คอนกรีตเหล่านี้จะมีโอกาสใช้ได้จริงในเชิงพาณิชย์จึงต้องหวังพึ่งพากฎเกณฑ์ภาครัฐที่เอื้อต่อวัสดุซึ่งเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมเช่นการเก็บภาษีคาร์บอน พร้อมกับการลดต้นทุนเมื่อมีการขยายและปรับปรุงการผลิตให้มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้นในอนาคต
อย่างไรก็ตาม โพรมีธีอุสไม่ได้อยู่เพียงลำพังในอุตสาหกรรมดังกล่าว ไบโอเมสัน (BioMason) อีกหนึ่งบริษัทก็ใช้วิธีการคล้ายคลึงกับของโพรมีธีอุส เพียงแต่ใช้แบคทีเรียที่ชื่อว่า ‘Sporosarcina pasteurii’ แบคทีเรียชนิดนี้สังเคราะห์แสงไม่ได้ กระบวนการผลิตจึงต้องใช้พลังงานจากการใส่สารอาหารอย่างน้ำตาลและกรดอะมิโนเข้าไป ผลลัพธ์ที่ได้คือซีเมนต์ที่มีความสามารถในการตรึงอนุภาคได้แข็งแรงกว่าซีเมนต์ทั่วไป ปัจจุบันไบโอเมสันได้วางจำหน่ายผลิตภัณฑ์กระเบื้องปูพื้นและแผ่นผนังในแบรนด์ ‘Biolith’
แรกเริ่มเดิมที ซีเมนต์ชีวภาพนี้ได้รับทุนในการพัฒนาจากกระทรวงกลาโหมสหรัฐฯ โดยหวังว่าจะใช้เป็นซีเมนต์สำเร็จรูปแบบพกพาสำหรับสร้างพื้นคอนกรีตอย่างรวดเร็วในพื้นที่ห่างไกลซึ่งไม่สามารถบรรทุกวัสดุอุปกรณ์ไปก่อสร้างได้ เช่น การสร้างพื้นที่สำหรับให้เครื่องบินลงจอด ปัจจุบัน ซีเมนต์ชีวภาพนอกจากจะเป็นทางเลือกคาร์บอนต่ำแล้ว นักวิทยาศาสตร์จำนวนไม่น้อยก็ฝันถึงการใช้ซีเมนต์ประเภทนี้สำหรับเป็นรากฐานในการตั้งอาณานิคมนอกโลก
ผู้ช่วยตัวจิ๋วปกป้องคอนกรีต
อีกหนึ่งวิธีการอันชาญฉลาดที่นอกจากจะเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมแล้วยังช่วยให้สิ่งปลูกสร้างแข็งแรงทนทานคือผลิตภัณฑ์อุดรอยร้าวในคอนกรีตแบบอัตโนมัติของ บาซิลลิสก์ (Basillisk) บริษัทสัญชาติเนเธอร์แลนด์ที่อัดสปอร์ของแบคทีเรียหลากหลายสายพันธ์ อาทิ ‘Planococcus’ และ ‘Bacillus’ เข้าไปในเม็ดเล็กๆ พร้อมกับสารอาหารอย่างกรดโพลีแอคติค ที่สำคัญคือใช้งานง่ายมากโดยช่างก่อสร้างสามารถผสมผลิตภัณฑ์ดังกล่าวเข้าไปในตอนผสมคอนกรีตได้ทันที
เนื่องจากความเป็นด่างของคอนกรีตจะทำให้เหล่าสปอร์ยังคงหลับใหลไม่ทำงาน แต่เมื่อใดก็ตามที่เกิดรอยร้าวจนค่าความเป็นด่างลดลงและความชื้นแทรกคอนกรีตเข้ามาได้ เจ้าผู้ช่วยตัวจิ๋วก็จะถูกปลุกขึ้นมาทำงานแล้วสร้างแคลเซียมคาร์บอเนตเพื่ออุดรอยร้าวแม้ว่าจะมีขนาดไม่กี่มิลลิเมตร เป็นการขจัดปัญหาที่อาจเกิดขึ้นตามมาตั้งแต่เนิ่นๆ
ผลิตภัณฑ์นี้นอกจากจะช่วยลดค่าบำรุงรักษาแล้ว ยังสามารถใช้ลดความหนาแน่นของเหล็กกล้าที่ใช้เสริมความแข็งแรงของคอนกรีตตามวิธีการก่อสร้างปกติอีกด้วย อีกทั้งผลิตภัณฑ์อุดรอยร้าวของบาซิลลิสก์ยังราคาประหยัดโดย 5 กิโลกรัมอยู่ที่ประมาณหนึ่งพันบาทนิดๆ เท่านั้น นับเป็นทางเลือกที่น่าสนใจในประเทศที่ฝนชุกอย่างไทยที่ใครๆ ก็น่าจะเคยมีปัญหาน้ำรั่วซึม
ในวันที่มนุษย์ต่างเคยชินกับการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลหรือการใช้วัสดุที่ไม่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม คนจำนวนไม่น้อยอาจมองไม่เห็นทางออกว่าจะ ‘หลุดพ้น’ จากความสะดวกสบายเหล่านี้ได้อย่างไร แต่ความจริงแล้ว ‘คำตอบ’ ของปัญหาเหล่านั้นอาจอยู่ใกล้แค่เอื้อม เพียงแต่เราไม่เคยมอง ‘สิ่งมีชีวิตตัวจิ๋ว’ เหล่านี้เป็นคำตอบต่างหาก