細菌混凝土：減排省錢兩不誤

混凝土會產(chǎn)生大量溫室氣體。研究人員希望讓這種建筑材料更具環(huán)保性質。

“建筑業(yè)是二氧化碳排放大戶，”挪威科技工業(yè)研究院（SINTEF）研究員Simone Balzer Le說，“水泥是混凝土中的黏合成分之一，僅水泥制造過程排放的溫室氣體量，就占全球溫室氣體排放量的5%以上?！?/p>

在常規(guī)的水泥生產(chǎn)工藝中，工程師會以1450攝氏度高溫煅燒石灰石，該過程會排放大量二氧化碳。

Balzer Le說：“目前，有很多方法可以降低水泥行業(yè)的溫室氣體產(chǎn)量，例如：捕獲二氧化碳，用另一種黏合成分部分取代水泥，或者尋找一種無需加熱的水泥制造工藝。我們在開發(fā)生物水泥BioZEment時采用了第三種方案。”

如果第三種方案能順利推進，將顯著減少建筑業(yè)產(chǎn)生的溫室氣體總量。

Balzer Le說：“我們預計，與傳統(tǒng)水泥相比，BioZEment可以減少多達80%的排放量。盡管BioZEment目前還無法應用于所有建筑物，但它為減少建筑業(yè)的溫室氣體提供了更多選擇?！?/p>

在BioZEment的制造過程中，研究人員首先以常規(guī)方式混合石灰石和沙子，接著加入一種特殊的細菌（代替原本的加熱過程）。

“這種細菌能夠產(chǎn)生乳酸和醋酸等有機酸。”Balzer Le說，“它有助于降低混合物的pH值，進而部分溶解石灰石，釋放鈣離子和碳酸鹽。”

隨后，研究人員需要在模具中混合沙子與另一種細菌，并將其與上一步準備好的部分溶解石灰石和尿素混合。

這些細菌會產(chǎn)生一種尿素分解酶，導致混合物pH值升高。在該條件下，鈣與碳酸鈣晶體一同形成，而碳酸鈣晶體會在細菌混凝土中起黏合作用。

經(jīng)過干燥固化后，模具中的細菌混凝土變成了固體。從本質上講，這種方法屬于生物地球化學過程中生物誘導方解石沉淀（MICP）的延伸。碳酸鈣沉淀是天然礦物質與細菌代謝相互作用的結果。

Balzer Le說：“BioZEment的優(yōu)點在于鈣和碳酸鹽都來自石灰石，這能減少尿素的用量?！?/p>

細菌混凝土包含沙子、細磨石灰石和兩種特殊的細菌。使用時，需要與水、尿素和細菌需要的營養(yǎng)素混合。Simone Balzer Le正在實驗室中配制細菌混凝土。

研究人員一直希望開發(fā)出細菌混凝土技術的多樣化應用方式，而其中最直接的方法便是制造細菌混凝土磚，它的成本只比標準磚高10%左右。

Balzer Le說：“制磚是非常具有現(xiàn)實意義的應用方式。當然，我們也在研究BioZEment的其他商業(yè)應用可能性?！?/p>

研究人員表示，現(xiàn)在討論這種生物水泥在質量方面的表現(xiàn)還為時過早。

Balzer Le說：“BioZEment不可能像傳統(tǒng)混凝土那樣堅固，但它的強度足以支撐大多數(shù)應用場景。有許多潛在的方法可以使BioZEment變得更加堅固，例如添加鋁或木材纖維。此外，BioZEment具有良好的循環(huán)利用性，這將大大減少原材料的消耗?！?/p>