美國(guó)伍斯特理工學(xué)院（WPI）的科研團(tuán)隊(duì)開發(fā)出了一種能夠吸收二氧化碳、并具備可回收特性的全新建筑材料，為減碳型建筑帶來(lái)了新的可能性。

該材料名為“酶促結(jié)構(gòu)材料”（Enzymatic Structural Material，ESM），通過(guò)低能耗、生物啟發(fā)式工藝制成，可在數(shù)小時(shí)內(nèi)固化成型，并具備強(qiáng)度可調(diào)、可循環(huán)利用等特性。相關(guān)成果已于 12 月 3 日發(fā)表在《Matter》上。

研究由 WPI 土木、環(huán)境與建筑工程系負(fù)責(zé)人 Nima Rahbar 教授領(lǐng)導(dǎo)。團(tuán)隊(duì)使用一種可將二氧化碳轉(zhuǎn)化為固態(tài)礦物顆粒的酶，再使這些顆粒在溫和條件下結(jié)合并固化，從而形成結(jié)構(gòu)材料。

與傳統(tǒng)混凝土相比，ESM 的固化速度顯著提升，而碳排放量則大幅降低。傳統(tǒng)混凝土生產(chǎn)需要超過(guò) 1450°C 的高溫?zé)剖炝?，并需?shù)周才能完全固化，其制造過(guò)程占全球 CO? 排放量的近 8%。

研究人員表示，生產(chǎn)1 立方米的 ESM 可固碳超過(guò)6 千克，而同等體積的傳統(tǒng)混凝土約排放 330 千克 CO?。除了碳排放差異，ESM 的快速成型、可調(diào)強(qiáng)度、可回收性與可修復(fù)性，使其具備在墻體板材、屋面結(jié)構(gòu)以及模塊化建材等領(lǐng)域的應(yīng)用潛力，其可修復(fù)性也有助于降低維護(hù)帶來(lái)的長(zhǎng)期浪費(fèi)。

在全球建筑領(lǐng)域?qū)で蟮吞疾牧系谋尘跋?，研究團(tuán)隊(duì)指出，人類依賴混凝土的方式亟需改變?，F(xiàn)有替代策略如粉煤灰、硅灰等摻合料、低碳燃料或碳捕獲技術(shù)在原料供應(yīng)、成本與性能上存在限制；微生物誘導(dǎo)碳酸鈣沉積（MICP）等方案也因環(huán)境影響與復(fù)雜性而受限。竹材、真菌和其他生物材料盡管受到關(guān)注，但仍未達(dá)到工程強(qiáng)度與耐久性要求。

此次研究展示的 ESM 采用新型工藝，通過(guò)形成毛細(xì)懸浮液并經(jīng)熱固化，構(gòu)建出穩(wěn)定的疏水碳骨架微結(jié)構(gòu)，可在最佳孔隙率下結(jié)合砂粒并固定酶生成的碳酸鈣，從而提升材料的耐水性、抗壓性能與結(jié)構(gòu)成型能力。這些特性使 ESM 相較現(xiàn)有生物基建筑材料擁有更高的表現(xiàn)，并顯著降低整體碳排放。

研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，ESM 的輕質(zhì)、快速成型與低能耗特征，未來(lái)可應(yīng)用于災(zāi)后救援、經(jīng)濟(jì)型住房、氣候韌性基礎(chǔ)設(shè)施等場(chǎng)景，也契合循環(huán)制造與全球減碳目標(biāo)。盡管仍需進(jìn)一步測(cè)試與規(guī)?；?yàn)證，該技術(shù)已向“碳負(fù)性建筑”邁出重要一步，不僅減少排放，更在生產(chǎn)階段主動(dòng)吸收環(huán)境中的二氧化碳。

來(lái)源：IT之家

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