ETH Zurich、細菌で砂を固める建材研究を発表 室温での製造と課題

ETH Zurichは2026年10月14日、細菌を使う建材製造の研究を発表した。砂などの粒を細菌の働きで固め、3Dプリントやロボット噴霧で形を作る研究だ。

細菌の働きで建材を作る

研究者Karen Antorveza Paezは、細菌による固化とデジタル製造を組み合わせた。ここでのデジタル製造は、3Dプリントとロボット噴霧を使う方法だ。3Dプリントは、材料を重ねて立体の形を作る技術を指す。

3Dプリント用には、水と天然成分のゲル、砂、生きた細菌を混ぜたインクを開発した。ゲルはゼリー状の材料、インクは印刷に使う材料のことだ。印刷した構造物を、尿素と塩化カルシウムを含む液に浸す。これらは細菌による固化に使う成分である。

ETHによると、必要な強度に応じて固化処理に2〜5日かかる。成分を補うため、液は毎日交換する。熱源を使わず室温で固められ、乾燥後は細菌が活動しなくなるという。

この方法では、建物の外壁に使う部材を作製した。研究者は、日よけや間仕切りへの利用が可能としている。

かんたんに言うと、細菌が粒の「つなぎ役」を作る

砂粒をばらばらの積み木にたとえると、細菌は積み木同士をつなぐ材料を作る役だ。その材料が炭酸カルシウムである。石灰岩を構成し、貝殻やチョークにも含まれる物質だ。

液の中で細菌が尿素を分解すると、砂粒の間に炭酸カルシウムの結晶ができる。ETHによると、この結晶がかみ合い、砂粒をつなぎ留める。

この固化は「微生物誘導方解石沈殿(MICP)」と呼ばれる。微生物の働きで結晶を生じさせ、粒を固める仕組みだ。従来は地盤の安定化や、型で成形するタイルなどに使われてきた。

もう一つのロボット噴霧は、材料を吹き付ける方法である。細菌、固化用の成分、砂を順番に重ね、液に浸す工程を省いた。研究者は、3Dプリントは建築部材向け、噴霧は表面形成向けとしている。ただし、噴霧した材料の力を受けた際の性質には、さらに研究が必要だという。

日本では

日本との関わりは発表には書かれていない。今回の発表は建材製造の研究であり、日本での利用や提供を知らせるものではない。

まとめ

室温で固める方法だが、それだけで環境への負担が小さいとは判断できない。反応では、環境への悪影響が大きいアンモニウムが副産物として生じる。これは固化の過程で目的の材料とは別に生じる物質だ。研究者は、副産物の処分を考慮する必要があると指摘している。

研究者によると、現状の材料はコンクリートよりモルタルに近い。モルタルは建築で使う砂を含む材料だ。荷重を支える構造への利用はまだ遠く、耐久性などの研究も必要としている。環境影響への対策と材料の検証が進めば、利用できる範囲が見えてくる可能性がある。