Självläkande betong med hjälp av svampbaserade agenter för hållbar infrastruktur och byggnadsunderhållShow others and affiliations
Responsible organisation
2025 (Swedish)Report (Other academic)Alternative title
Self repairing concrete via fungal agents for sustainable infrastructure and construction maintenance (English)
Abstract [sv]
Betong är världens mest använda konstgjorda material, men dess produktion medför betydande miljöpåverkan: bildning av skadligt damm, hög energiförbrukning och stora koldioxidutsläpp. Eftersom det är orealistiskt att ersätta betong, föreslår vår studie ett hållbart alternativ – spricklagning av betong med hjälp av svampar – för att förhindra armeringskorrosion och därigenom förlänga konstruktioners livslängd, vilket i slutändan minskar koldioxidutsläppen.Denna rapport utvärderar möjligheten att använda flera svampstammar i ett starkt alkaliskt medium som efterliknar betongens pH-miljö. Vi började med att undersöka svamptillväxt och kalciumkarbonatfällning i medier justerade till pH 10 och pH 11, och valde de stammar som visade bäst resultat. Därefter använde vi mikrofluidiska chip – konstruerade för att efterlikna mikrosprickor i betong – för att observera mineralisering på mikroskala. Våra mikrofluidikförsök bekräftade att svamphyfer fungerar som kärnbildningsställen för kalciumkarbonatkristaller, även om den totala fällningseffektiviteten var låg, vilket tyder på att ytterligare optimering krävs för effektiv sprickförslutning.Parallellt undersökte vi en ny tillämpning där svampinducerad biomineralisering användes för att binda samman krossad återvunnen betong till ett sammanhängande kompositmaterial. Trots tecken på mineralavsättning uppvisade det resulterande materialet ingen märkbar ökning av den mekaniska hållfastheten.För att etablera svampbaserad biocementering som en praktisk byggteknik krävs framtida forskning som förbättrar kärnbildningseffektiviteten, ökar kalciumfällningshastigheten och utökar svampkolonisationen i spricknätverk. Genom att lägga denna grund öppnar vår studie nya vägar för att minska betonganvändningen, främja cirkulära byggmetoder och utveckla miljövänliga byggmaterial.
Abstract [en]
Concrete is the world’s most widely used human-made material, yet its production is responsible for significant environmental impacts: generation of hazardous airborne dust, high energy consumption, and substantial CO₂ emissions. Given the impracticality of replacing concrete, our study proposes a sustainable alternative—concrete crack healing using fungi—to prevent reinforcement corrosion and thereby extend structural service life, ultimately reducing carbon output.This report evaluates the feasibility of several fungal strains in a highly alkaline medium designed to replicate concrete’s pH environment. We began by assessing fungal growth and calcium carbonate precipitation in media adjusted to pH 10 and pH 11, selecting the strains that demonstrated optimal performance. Next, we employed microfluidic chips—engineered to emulate concrete microcracks—to observe mineralization at the microscale. Our microfluidic experiments confirmed that fungal hyphae serve as nucleation sites for calcium carbonate crystals, although overall precipitation efficiency remained low, indicating the need for further optimization for effective crack sealing.In parallel, we explored a new application using fungal biomineralization to forge recycled crushed concrete into a cohesive composite. Despite evidence of mineral deposition, the resulting material did not exhibit appreciable gains in mechanical strength.To establish fungal bio-cementation as a practical construction technology, future research must enhance nucleation efficiency, improve calcium precipitation rate, and expand fungal colonization within crack networks. By laying this groundwork, our study opens new avenues for reducing concrete consumption, fostering circular-economy construction practices, and developing eco-friendly building materials.
Place, publisher, year, edition, pages
Lund University , 2025. , p. 15
Series
Trafikverkets forskningsportföljer
Keywords [sv]
Bygga, forskning & innovation, byggmaterial
National Category
Building materials
Research subject
FOI-portföljer, Bygga
Identifiers
URN: urn:nbn:se:trafikverket:diva-21784Archive number: TRV 2023/96514OAI: oai:DiVA.org:trafikverket-21784DiVA, id: diva2:2009539
Projects
Självläkning av sprickor i betong med hjälp av svampar
Funder
Swedish Transport Administration, TRV 2023/965142025-10-282025-10-282025-10-28Bibliographically approved