研究新型低碳水泥技術 - 彭博社

由初創公司Biomason和IBF共同運營的水泥生產設施位於丹麥的Ikast。

攝影師：Imke Lass/Bloomberg

在丹麥的一個農村地區，一個巨大的倉庫裏裝滿了大量的細菌 —— 一家跨大西洋的公司合作伙伴希望這將成為水泥行業巨大排放問題的解決方案。丹麥的混凝土製造巨頭IBF和總部位於美國的初創公司Biomason共同旨在展示，基於自然現象的一種新型水泥配方可以避免水泥生產幾個世紀以來一直存在的巨大能源需求和高二氧化碳排放。

為了獲得其強大的凝聚性能，傳統混凝土長期以來一直依賴一種名為波特蘭水泥的水泥類型，它以石灰石為基礎。當石灰石受熱時，會釋放二氧化碳作為副產品。特定類型的細菌在適當的環境中可以模仿波特蘭水泥的關鍵性能，但是碳循環是相反的。這些細菌吸收二氧化碳，然後將其轉化為碳酸鈣。

由初創公司Biomason和IBF在丹麥的Ikast運營的倉庫。攝影師：Imke Lass/Bloomberg這種化學轉化是珊瑚礁在水下生長和固化的原因。在丹麥的Ikast和北卡羅來納州合作的生物學家、技術人員和工程師團隊計劃複製這一過程 —— 只是稍作調整。這本質上是以生物為基礎的3D打印。今年春天，這兩家公司打算開始生產大量的拋光混凝土瓷磚，這些瓷磚將在其產品壽命期間鎖定碳。

瓷磚是分批生產的，但在被運往丹麥、荷蘭和英國的期待顧客之前，專家團隊必須花費未來幾周來解決任何剩餘的生產問題。與測試軟件不同，這種對一致生產的追求“非常困難”，據Biomason的首席運營官Bert Bruggeman稱。“這不是進入文件並更改代碼。這就像，‘我需要改變一台機器。我需要改變生物學，’”曾在特斯拉監督Model 3生產的電氣工程師Bruggeman説。“你必須改變真實的東西，這需要時間。”

Biomason的創始人兼首席執行官Ginger Krieg Dosier深知這一點。“如果你努力嘗試，你會找到解決方法，”在開發第一個成功原型的幾個月中成為了一句口頭禪。那次最初的實驗是在她在阿聯酋一所建築學院講課的空閒卧室裏進行的。“我認為那只是固執，”她談到自己早期決定創辦業務的原因。“也是因為世界需要這個。”

Ginger Krieg Dosier。攝影師：Imke Lass/Bloomberg水泥推動了工業化，沒有它，Dosier喜歡説，人類將被困在18世紀的城市景觀中。但自那時以來的創新不夠快，她堅稱，Biomason的目標是到2030年減少全球水泥生產的二氧化碳排放量的四分之一。鑑於混凝土佔據了全球所有材料的很大一部分，更廣泛的建築行業已經開始意識到，即使是小的改變也可能對整體排放產生重大影響。

在丹麥，每生產一噸水泥就會產生大約800公斤（1760磅）的二氧化碳當量，這在很大程度上是由於其生產過程中涉及的高温。要減少這些排放量，要麼需要更多的可再生能源 —— 在一個一半以上電力已經來自風能或太陽能的國家，要麼必須改變輸入材料。Biomason專注於後者。Dosier表示，IBF決定與她的公司進行如此重大的合作，有助於最近幾個月與其他潛在合作伙伴進行對話。

該產品的潛在市場非常巨大，特別是在像丹麥這樣的國家，那裏不斷變化的監管環境鼓勵建築行業的創新。今年一月，政府規定，希望獲得許可批准的大型新建築必須符合低年度碳排放閾值 —— 包括在施工階段 —— 並且這些新的限制將在未來幾年內繼續定期降低。

一層厚厚的雪覆蓋在太陽能板屋頂和人行道上，Biomason的頂級本地技術員奧勒·迪內森在最近的一個早晨到達。他在混凝土裝載的托盤、各種砌體和一堆閃閃發光的金屬管旁邊嘎吱作響，然後進入了一個裝滿建築工人、叉車司機和機器操作員的巨大綠色倉庫。

技術人員在工作。攝影師：Imke Lass/Bloomberg高大的金髮短鬍鬚，一副認真的神情，Dinesen經過入口處貼着一張寫着“肥料生產”字樣的紙張，上面標着兩個大桶，另一塊牌子上寫着“餵養細菌”，在這個罐子裏，一公里長的管道將自動釋放定期的培養物質，幫助細菌生長。這些笨重的容器就像是巨大的培養皿，將通過巨大的Whip-it風格的噴嘴不斷加入培養物質。

木屑和屋頂回收的雨水將幫助創造出必要的温暖潮濕環境，以幫助培養正確的細菌。它們反過來構成了一種類似水泥的糖漿，將把混凝土的其他成分——沙子和小石頭——通過卡車運送到建築生產線的一端。

一個顏色混合機和骨料料斗。攝影師：Imke Lass/Bloomberg到達後，被稱為“骨料”的岩石和沙子將在能容納27噸材料的灰色槍金屬筒中受熱。房間中央矗立着一個巨大的攪拌機，骨料將與生物製造的水泥結合在一起。這是一個類似的混合過程，可以在IBF龐大校園內的幾個現有倉庫中找到，但這裏將避免添加典型的波特蘭水泥。攪拌機每個週期可以生產超過725公斤（1600磅）的混凝土，將混合物從傳送帶上穩定地傾倒到下面的一塊板上，重型藍色和橙色機械將把每塊瓷磚壓平並塑形。公司估計每個生產週期需要約783萬億細菌。乾燥後，瓷磚必須經過消毒處理，以殺滅任何殘留的細菌。然後，一個大的、金絲雀黃色的機器每秒使用大約5升水來打磨瓷磚，然後將它們包裝起來。這是一個為期三天的過程的最後一步。

這種新型混凝土的生產對用於製造傳統水泥的硬件需要相對較少的改變，但最終生產的混凝土將排放更少的二氧化碳分子。Bruggeman補充道，長期的商業策略是讓Biomason在其他類似的混凝土生產工廠中複製這一技術，通過體積計算獲得技術轉讓費和版税支付。

Biomason已經獲得了幾家風險投資公司的支持，包括去年籌集的6500萬美元資金，參與者包括丹麥醫療巨頭Novo Nordisk的母公司、總部位於舊金山的Celesta Capital、2150和Hartree Partners。他們最早的客户之一是百貨商店巨頭H&M，Dinesen表示該公司還優先與當地建築師合作，這些建築師可以將他們的混凝土產品推廣給希望打造具有較小碳足跡建築或項目的客户。

但根據倫敦大學學院巴特利特可持續建築學院的教授Tim Broyd，這些新材料是否可以獲得保險至關重要。他説，行業心態以保守著稱，“必須有人承擔這種風險成本。” Broyd表示，Biomason目前正在開發的產品類型對於鋪設在地面下的混凝土非常有用，比如車道或地板，但對於高樓建築來説效果不佳，因為它幫助生產的混凝土缺乏足夠的抗拉特性。

一名技術員正在測量新壓制的磚塊。攝影師：Imke Lass/BloombergBiomason的Bruggeman承認，與任何新型建築材料一樣，使用這種水泥在技術上仍存在重大挑戰，才能與現有的碳密集型水泥互換使用。他表示，決定首先推出一種吸引人的瓷磚產品，而非具有結構重要性的產品，是為了避免進入早期成本壓力會過於激烈擠壓這家新興公司利潤的競爭市場。

Bruggeman補充説，最初的客户收入可能有助於建立一種財務墊道，最終將幫助Biomason進入“更大的環境——不斷發展和適應”，將其水泥技術逐漸發展成為更堅固的混凝土配方的一部分，最終用於建造牆壁、屋頂和其他承重結構。