DARPA Kembangkan Beton Self Healing Bisa Memperbaiki Diri Saat Rusak

Sejauh ini, beton adalah salah satu bahan bangunan paling penting yang pernah ditemukan. Namun, ia cenderung retak dan pecah seiring waktu, yang secara estetika tidak menyenangkan dan membahayakan kekuatannya yang luar biasa.

Namun perkembangan terkini dalam ilmu material bisa mengarah pada beton yang bisa menyembuhkan dirinya sendiri. Materi seperti itu akan sangat berperan dalam sektor konstruksi, tetapi juga menemukan klien potensial lain yang menarik: Angkatan Bersenjata A.S. Salah satu area utama di mana material semacam itu akan bermanfaat adalah landasan pacu.

Struktur ini mengalami keausan seiring waktu tetapi juga rentan terhadap kerusakan akibat serangan udara. Jika landasan dapat dibuat dari bahan ini, mereka dapat memperbaiki dirinya sendiri untuk memastikan permukaan dapat terus digunakan untuk pesawat terbang.

Untuk tujuan ini, kantor penelitian Pentagon, Badan Proyek Penelitian Lanjutan Pertahanan (DARPA), bertujuan untuk mengembangkan jenis beton khusus untuk instalasi militer. Disebut BRACE, atau pemulihan bangunan beton tua yang terinspirasi bio, program ini berupaya menggabungkan prinsip-prinsip biologi dan beton untuk memulihkan struktur beton yang menua.

BRACE menggunakan organisme biologis untuk membangun sistem vaskular di dalam beton yang dapat memperbaiki retakan secara internal, mencegahnya mencapai permukaan struktur. Ini memungkinkan beton menjalani proses penyembuhan yang mirip dengan organisme hidup. Kerusakan beton dapat didiagnosis dengan menggunakan metode ini juga.

“Hipotesis utama BRACE adalah bahwa beton dapat diinfuskan dengan kemampuan memperbaiki diri yang biasanya ditemukan pada organisme hidup, menarik inspirasi dari sistem vaskular yang ditemukan pada manusia dan jaringan luas jamur berserabut yang dapat menjangkau lahan seluas hektar yang serupa dengan bangunan beton, ” kata DARPA dalam siaran pers baru-baru ini. “Sistem seperti itu dapat menyediakan jaringan transportasi untuk penyembuhan di kedalaman material untuk memperbaiki retakan sebelum mencapai permukaan dan menyebabkan kegagalan,” tambahnya.

BRACE akan bertahan selama 4,5 tahun karena dikembangkan oleh beberapa kontraktor, termasuk University of Colorado Boulder, Lawrence Livermore National Laboratory, dan Battelle Memorial Institute.

Pengumuman DARPA menekankan bahwa “keselamatan adalah yang terpenting, dan semua penelitian akan ditinjau secara berkala oleh laboratorium independen dan badan pengatur untuk memastikan teknologi BRACE tidak menimbulkan ancaman bagi kesehatan manusia atau struktural,” mungkin karena BRACE menggunakan organisme biologis dan proses. Saat menguji BRACE di luar lab, peneliti harus mematuhi peraturan EPA dan berkonsultasi dengan pakar tentang “implikasi etika, hukum, dan sosial” dari teknologi tersebut.

“Bioconcrete,” atau beton self-healing, bukanlah barang baru, tetapi aplikasi militer mungkin memiliki keuntungan yang signifikan. Bangunan tua dan usang, dari barak hingga depot pasokan, telah menjadi masalah serius di lokasi militer Amerika. Struktur perbaikan sendiri akan mengurangi biaya. Landasan pacu yang diperbaiki sendiri akan mengurangi biaya pemeliharaan selama konflik, tetapi juga akan mempersulit penyerang untuk merencanakan serangan mereka karena mereka tidak akan tahu kapan lapangan udara akan kembali beroperasi.

Basic & Cara Kerja Beton Self Healing

Beton self healing adalah beton yang mampu memperbaiki dirinya sendiri jika terjadi kerusakan pada strukturnya. Konsep beton self healing berasal dari kemampuan beberapa organisme seperti mikroba untuk memperbaiki diri mereka sendiri dengan cara memperbaiki kerusakan pada tubuh mereka. Oleh karena itu, beton self healing dapat dianggap sebagai solusi inovatif yang menggabungkan teknologi modern dengan prinsip-prinsip biologi.

Pada umumnya, beton terdiri dari campuran semen, air, agregat, dan bahan tambahan lainnya yang berfungsi untuk meningkatkan sifat-sifat beton. Namun, beton self healing memiliki beberapa bahan tambahan yang tidak biasa, yaitu bakteri dan kapsul yang mengandung bahan tambahan yang akan memperbaiki kerusakan pada beton.

Bakteri yang digunakan pada beton self healing umumnya adalah jenis Bacillus, yang mampu bertahan hidup di lingkungan yang keras dan memiliki kemampuan untuk menghasilkan enzim yang mampu memperbaiki beton. Bakteri tersebut ditempatkan dalam kapsul yang terbuat dari bahan-bahan yang larut dalam air, sehingga ketika beton mengalami kerusakan, kapsul akan pecah dan bakteri akan dilepaskan ke dalam kerusakan tersebut.

Selain bakteri, bahan tambahan lain yang digunakan pada beton self healing adalah mineral seperti kapur hidrat dan zeolit. Mineral tersebut ditempatkan dalam kapsul yang sama dengan bakteri, sehingga ketika kapsul pecah, mineral akan dilepaskan ke dalam kerusakan beton dan membentuk bahan tambahan yang akan memperbaiki kerusakan.

Proses pemulihan pada beton self healing terjadi karena interaksi antara bakteri dan mineral. Bakteri akan menghasilkan enzim yang akan memecah senyawa organik tertentu yang terkandung dalam bahan tambahan lainnya, sehingga senyawa tersebut akan berinteraksi dengan mineral dan membentuk bahan tambahan yang akan memperbaiki kerusakan pada beton.

Keuntungan dari penggunaan beton self healing adalah dapat mengurangi biaya perawatan dan perbaikan pada bangunan, serta mengurangi dampak lingkungan dari pembuangan bahan-bahan yang digunakan pada perbaikan beton konvensional. Selain itu, beton self healing juga dapat meningkatkan keamanan dan kenyamanan pengguna bangunan.

Namun, ada beberapa tantangan dalam pengembangan dan penggunaan beton self healing. Salah satu tantangan utama adalah memastikan keberhasilan proses self healing pada beton, karena proses tersebut tergantung pada kondisi lingkungan dan ketersediaan nutrisi yang cukup bagi bakteri. Selain itu, kapsul yang digunakan pada beton self healing juga harus cukup kuat untuk melindungi bakteri dan mineral dari kerusakan selama proses produksi dan penggunaan.

Kendala lainnya adalah perlu adanya penelitian lebih lanjut mengenai efek penggunaan beton self healing pada sifat mekanik dan struktural beton. Hal ini penting untuk memastikan bahwa beton self healing memiliki kinerja yang optimal.