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工学の話

コンクリートが「自分で治る」？バクテリアがひび割れを埋める自己修復コンクリートの仕組み

橋本 架 橋本 架 · 2026年6月29日
#土木工学 #建築構造 #インフラ #バイオテクノロジー

コンクリートのひび割れとテクスチャのイメージ 出典: cottonbro studio / Pexels

ビル、道路、橋、ダムにトンネル──。現代のあらゆるインフラ基盤を支えている人工材料が「コンクリート」だ。砂や砂利をセメントと水で練り混ぜて作られるこの材料は、圧縮する力に非常に強い反面、引っ張られる力に弱く、経年劣化や地震などによって容易に「ひび割れ」が発生してしまうという弱点を持つ。

ひび割れ放置は、雨水や二酸化炭素の侵入を許し、内部の補強用鉄筋をサビつかせて構造物全体の寿命を著しく縮める。この「宿命」とも言える劣化問題に対し、生物の力を使ってコンクリート自体に自己修復機能を持たせる革新的な技術が注目されている。それが「自己修復コンクリート（バイオコンクリート）」だ。

ひび割れを自分で埋める「バクテリア」の正体

コンクリートに自己修復力を持たせるアイデアは、オランダのデルフト工科大学のヘンク・ヨンカース教授らによって提唱された。その主役となるのは、特定の「バクテリア（細菌）」である。

コンクリートの内部は、セメントと水が化学反応する過程で極めて強い「アルカリ性（pH12〜13程度）」になり、さらに水分や酸素がほとんどない過酷な環境となる。通常の生物はこのような場所では即座に死滅してしまうが、研究チームは泥炭地やアルカリ性の塩湖から、過酷な環境でも生き延びる**「バシラス属（Bacillus）」**のバクテリアを選び出した。

バシラス属のバクテリアは、環境が悪化すると「芽胞（がほう）」と呼ばれる極めて頑丈な殻を作り、一種の冬眠（休眠）状態に入る性質を持つ。この状態でコンクリートの材料に混ぜ込まれたバクテリアは、活性を完全に停止したまま、何十年もの間生存し続けることができる。

バクテリアがひび割れを修復するメカニズム

冬眠中のバクテリアが目を覚まし、ひび割れを埋めるプロセスは、以下のステップで自律的に進行する。

  1. ひび割れの発生と刺激: コンクリートにひび割れが生じると、外部から「水」と「酸素」が内部へと染み込んでいく。
  2. バクテリアの目覚め: 水分と酸素が休眠中のバクテリアに届くことで、バクテリアが活性化し、冬眠から目覚める。
  3. 栄養源の消費と代謝: コンクリート内にバクテリアと同時に混ぜ込まれていた「乳酸カルシウム」などの栄養源を、目覚めたバクテリアが消費する。
  4. 炭酸カルシウムの析出: バクテリアが乳酸カルシウムを分解する代謝プロセスの結果、コンクテリアのカルシウム成分と反応し、ひび割れ部に**「炭酸カルシウム（石灰石）」**が生成・析出される。

析出した炭酸カルシウム結晶は、ひび割れの隙間を物理的にピッチリと塞ぐ。これにより、水の侵入経路がシャットアウトされ、コンクリートの自己修復が完了する。バクテリア自身は酸素と栄養が尽きると再び芽胞となって眠りにつき、新たなひび割れが発生した際に再度稼働する。

実用化への挑戦とインフラ維持へのインパクト

この自己修復コンクリートは、すでに基礎研究の段階を終え、実際のインフラ現場での試験導入が始まっている。ヨンカース教授らが立ち上げたスタートアップ企業「Basilisk」は、既存のコンクリートに混ぜるだけで自己修復機能を追加できる添加剤を商業展開しており、日本国内でも會澤高圧コンクリートなどがライセンスを取得して国内のトンネルや水槽、地下構造物などへの適用実績を積み重ねている。

特に地下水と接するトンネルや護岸、あるいは一度コンクリートを流し込むと二度と直接メンテナンスができないような橋の土台・基礎部分などにおいて、この「自律的な修復機能」は絶大な効果を発揮する。

普及に向けた課題：コストと規格化

自己修復コンクリートの普及に向けた最大の課題は「初期コスト」だ。バクテリアと栄養源を混ぜ込むための特殊なカプセル処理技術などが必要なため、通常のコンクリートに比べて材料コストが高くなる。しかし、インフラが稼働した後の「定期的な修繕工事コスト」や「構造物の長寿命化」によるメリットをライフサイクルコスト（生涯費用）として算出すれば、長期的な経済性は十分に高いとされる。

また、各国の耐久設計基準や建築基準法への統合、品質管理基準の策定など、制度面でのハードルも現在進行形で議論されている。

コンクリートを「ただの硬い無機物」から「傷口を自己治癒する動的なシステム」へと進化させるこの技術は、インフラの維持管理に追われる現代社会の救世主となるかもしれない。バクテリアというミクロな生命が、巨大なコンクリート構造物を裏から支え続ける未来が、静かに幕を開けている。

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橋本 架
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橋本 架 · 構造エンジニア

建築・土木の構造エンジニア。橋や建物が「なぜ立っていられるか」を、力の流れで読み解く。古い橋やダムを見に行くのが趣味。

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