細菌混凝土：減排省錢兩不誤_風聞
Science_北京-不惧过往，不畏将来！2021-02-20 17:15
研究人員開發了一種細菌混凝土，可有效減少建築行業的温室氣體排放量，並具有良好的循環利用性。
混凝土會產生大量温室氣體。研究人員希望讓這種建築材料更具環保性質。
“建築業是二氧化碳排放大户，”挪威科技工業研究院（SINTEF）研究員Simone Balzer Le説，“水泥是混凝土中的黏合成分之一，僅水泥製造過程排放的温室氣體量，就佔全球温室氣體排放量的5%以上。”
在常規的水泥生產工藝中，工程師會以1450攝氏度高温煅燒石灰石，該過程會排放大量二氧化碳。
Balzer Le説：“目前，有很多方法可以降低水泥行業的温室氣體產量，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製造工藝。我們在開發生物水泥BioZEment時採用了第三種方案。”
如果第三種方案能順利推進，將顯著減少建築業產生的温室氣體總量。
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素混合。Simone Balzer Le正在實驗室中配製細菌混凝土。
Balzer Le説：“我們預計，與傳統水泥相比，BioZEment可以減少多達80%的排放量。儘管BioZEment目前還無法應用於所有建築物，但它為減少建築業的温室氣體提供了更多選擇。”
在BioZEment的製造過程中，研究人員首先以常規方式混合石灰石和沙子，接着加入一種特殊的細菌（代替原本的加熱過程）。
“這種細菌能夠產生乳酸和醋酸等有機酸。”Balzer Le説，“它有助於降低混合物的pH值，進而部分溶解石灰石，釋放鈣離子和碳酸鹽。”
隨後，研究人員需要在模具中混合沙子與另一種細菌，並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。
經過乾燥固化後，模具中的細菌混凝土變成了固體。從本質上講，這種方法屬於生物地球化學過程中生物誘導方解石沉澱（MICP）的延伸。碳酸鈣沉澱是天然礦物質與細菌代謝相互作用的結果。
Balzer Le説：“BioZEment的優點在於鈣和碳酸鹽都來自石灰石，這能減少尿素的用量。”
研究人員一直希望開發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製造細菌混凝土磚，它的成本只比標準磚高10%左右。
Balzer Le説：“制磚是非常具有現實意義的應用方式。當然，我們也在研究BioZEment的其他商業應用可能性。”
研究人員表示，現在討論這種生物水泥在質量方面的表現還為時過早。
Balzer Le説：“BioZEment不可能像傳統混凝土那樣堅固，但它的強度足以支撐大多數應用場景。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具有良好的循環利用性，這將大大減少原材料的消耗。”
編譯：雷鑫宇
審稿：西莫
責編：陳之涵
期刊來源：挪威科技大學
期刊編號：1664-302X
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https://phys.org/news/2021-02-bacteria-based-concrete-climate-benefits.html
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