3D-printen met kalkproducerende bacteriën levert een materiaal op met een botachtige structuur, ontdekten Zwitserse onderzoekers. De techniek kan worden gebruikt voor restau­ratie van kunst of koraal.
 

Eureka is de rubriek voor 'productontwerpen voor morgen' uit het maandblad De Ingenieur.


Botachtige materialen zijn licht, sterk en poreus, en behoren tot de moeilijkere materialen om na te maken in het lab. Onderzoekers van de École Polytechnique Fédé­rale de Lausanne (EPFL) zijn een stap dichterbij gekomen met BactoInk, een methode die calcium­carbonaatproducerende bacteriën kan 3D-printen.

Ze gebruikten daarvoor de bacterie Sporosarcina pasteurii in combinatie met een polymeergel en printen hiermee de gewenste vorm. Vervolgens dompelen ze het voorwerp onder in een ureumoplossing dat de kalk­productie van de bacterie in gang zet.


 

Voor restauratie koraal, keramiek of beeldhouwwerken
 

In een ethanolbad worden de bacteriën vervolgens gedood. Het hele proces duurt gemiddeld vier dagen.

De uitvinding kan worden toegepast bij de restauratie van koraal, keramiek of beeldhouwwerken, of met aanvullende techniek voor botimplantaten.


Zelfhelend beton

Het is niet de eerste keer dat kalkproducerende bacteriën worden gebruikt voor onderzoek. In 2006 maakte de Delftse onderzoeker Henk Jonkers zelfhelend beton met de kalkproducerende bacteriesoort.

‘S.pasteurii wordt door verschillende onderzoeksgroepen gebruikt omdat deze soort in korte tijd veel kalksteen produceert’, schrijft Jonkers. ‘Groot nadeel is echter dat door omzetting van ureum in dit proces relatief veel ammonium ontstaat.’


Milieuvriendelijke bacteriesoorten

Onderzoeksgroepen aan de TU Delft zijn daarom overgestapt op milieuvriendelijkere bacteriesoorten, zoals Bacillus cohnii. ‘Hierbij komen geen nadelige stoffen vrij, al gaat het vormen van kalksteen wel wat langzamer.’

‘Het is inderdaad zinvol om een bacteriesoort te gebruiken die minder of geen ammoniak produceert’, schrijft onderzoeksleider en universitair hoofddocent EPFL Esther Amstad. ‘We hebben S.pasteurii gebruikt in onze modelstudie omdat deze bacterie vaker wordt gebruikt. We gaan nu zoeken naar alternatieven om het proces milieuvriendelijker te maken.’


3D-printen met polymeergel

De onderzoekers willen de techniek op de markt brengen via EverInk, een spinoff van de EPFL, die werkt aan 3D-printen met een korrelige polymeergel. Aangezien EverInk nog in de opstartfase verkeert, duurt dat naar verwachting nog zeker vijf jaar.


Tekst Sija van den Beukel
Beeld: EPFL