Pomiješaj neko punilo s nekim vezivom i dobit ćeš sve što hoćeš. Pijesak pomiješan s gašenim vapnom, kalcijevim hidroksidom, daje vapnenu žbuku. Ako se vapno zamijeni cementom, dobiva se cementna žbuka, vapno plus cement plus pijesak daju pak produžnu žbuku. I što još?  Papir, baš papir.  I on se sastoji od punila, veziva i, razumije se, celuloznih vlakana. Oni najstariji papiri, na kojima se tiskala Gutenbergova Biblija, radili su se od starih krpa (celulozno vlakno), kao punilo je služila kreda (kalcijev karbonat), a kao vezivo želatina (tutkalo).

Na taj me stari papir, a i na staru, vapnenu žbuku, podsjetio znanstveni rad što su ga američki znanstvenici s više instituta i sveučilišta nedavno objavili u časopisu Matter. Naslov mu je podugačak, „Biomineralization and successive regeneration of engineered living building materials (Biomineralizacija i višestruko obnavljanje umjetnih živih građevinskih materijala)“. U naslovu su najvažnije tri zadnje riječi, living building material, koje postaju novi termin – i nova kratica: LBM. Kako se dakle gradi od tog „živog građevinskog materijala“?

Prvo se uzme punilo. To je obični, vapnenački (karbonatni) pijesak, koji je za potrebe istraživanja izvučen iz obližnje rijeke. S vezivom je malo kompliciranije. Ono se sastoji od želatine, no uz dodatak otopina dviju soli. Jedna je sol svima nam poznata soda bikarbona ili, kemijski, natrijev hidrogenkarbonat (NaHCO₃), a druga kalcijev klorid, CaCl₂, sol koja se dobiva baš kao nusprodukt pri proizvodnji NaHCO₃.  No sada dolazi treći, najvažniji sastojak. To je kultura modrozelenih algi ili bakterija (cijanobakterija), najstarije skupine fotosintetskih organizama na Zemlji (zato se mogu zvati i „alge“ i „bakterije“, jer su zapravo nešto između algi i bakterija). Američki su znanstvenici između mnogih vrsta cijanobakterija odabrali jednu koja nosi ime Synechococcus sp. PCC 7002. Zašto baš nju? Zato što je ona najrobusnija, što znači da može svugdje rasti, da može izdržati velike razlike u temperaturi i kiselosti.

Prvo treba sve sastojke – pijesak, želatinu, otopine kalcijeva klorida i natrijeva hidrogenkarbonata te, razumije se, modrozelene alge – izmiješati. Zatim treba smjesu zagrijati iznad 37 ^oC da bi se želatina otopila i, ono najvažnije, izložiti je svjetlosti. I što se događa?

Modrozelene alge, zna se, rastu od ugljikova dioksida. U ovom slučaju ne primaju CO₂ iz zraka nego iz otopine natrijeva hidrogenkarbonata, sode bikarbone. Pri fotosintezi alge zalužuju otopinu, no tu je kalcijev klorid da lužinu neutralizira pri čemu nastaje kalcijev hidroksid, gašeno vapno. Proces se nastavlja i kada se smjesa izlije u kalupe te zahvaljujući želatini stvrdne.

No to je tek početak stvrdnjavanja. Kalcijev hidroksid nastao radom cijanobakterija reagira s ugljikovim dioksidom te se u cigli događa isti proces kao i u vapnu na zidu: stvaraju se čestice kalcijeva karbonata koje učvršćuju materijal, povezujući se sa zrncima pijeska no i s proteinima želatine i bakterijske membrane. Tako nastaje cigla – no ta je cigla živa.

Tajna života cigle je u cijanobakterijama koje u njoj žive i nakon što se stvrdne. Autori su spomenutog rada pokazali da ti mikroorganizmi mogu živjeti u cigli i mjesec dana samo ako im se priušte kakvi-takvi uvjeti za život. A „kakvi-takvi uvjeti“ znači da se cigla mora držati na niskoj temperaturi (4 ^oC) i na vlažnom zraku, relativne vlažnosti (relative humidity, RH) veće od 50 %. Pri takvim uvjetima cijanobakterije ostaju na životu dva tjedna, pa i čitav mjesec. No, to nije sve.

Kao i sve živo, i živa se cigla može razmnožavati. Ne treba napraviti ništa drugo nego je staviti u vodu, vodu zagrijati, a potom smjesu izmiješati s neživim materijalom (želatinom, CaCl₂, NaHCO₃ i pijeskom) – i pustiti ciglu da sama stvori svoje vezivo.  No svemu dođe kraj, sve umire – pa tako i cigla (ona živa).

Cigla američkih znanstvenika živi dok ima vode. Ako je zrak suh, a temperatura visoka, cijanobakterije će uginuti već za nekoliko dana. No i takva, suha i mrtva cigla nije sasvim propala, jer se može samljeti te iskoristiti za izradu novih cigli. Time je zatvoren proizvodni ciklus, ostvaren ideal kružne ekonomije: „Old stone to new building, old timber to new fires“, kako kaže pjesnik (T. S. Eliot). No vratimo se iz pjesničkih visina na zemlju. Kakva su mehanička svojstva LBM?

Nije to, da se razumijemo, nikakav supermaterijal, Synechococcus sp. PCC 7002 neće zamijeniti cement. Tlačna čvrstoća LBM nije velika, iznosi 3,6 MPa. No živi građevinski materijal jako dobro podnosi udarce, pa bi stoga bio dobar za izradu podnih pločica i fasadnih obloga. Živi bili pa vidjeli. 

Nenad Raos, rođen 1951. u Zagrebu, je kemičar, doktor prirodnih znanosti i znanstveni savjetnik, sada u mirovini. Još od studentskih dana bavi se popularizacijom znanosti pišući za časopise Prirodu (kojoj je sedam godina bio i glavni urednik), Čovjek i svemir, ABC tehnike, Smib, Modru lastu, a u posljednje vrijeme i za mrežne stranice Zg-magazin te, naravno, BUG online. Autor je više stručnih  i 13 znanstveno-popularnih knjiga, a upravo mu je izišla još jedna: „Mala škola pisanja (za znanstvenike i popularizatore)“. Urednik je rubrike „Kemija u nastavi“ u časopisu Kemija u industriji, za koji piše i redovite komentare. Nagrađen je Državnom godišnjom nagradom za promidžbu i popularizaciju znanosti 2003. godine.