新型“活體建築材料”面世

    可從空氣中吸收二氧化碳

    研究人員開發出一種可3D打印製作的“活體凝膠”，這種可用作建築材料的光合活體材料融合了古老的藍藻，能從空氣中更高效去除二氧化碳。

    瑞士蘇黎世聯邦理工學院等機構的研究人員在英國《自然 · 通訊》雜誌上發表論文說，他們將藍藻這種光合細菌穩定地融合到凝膠中，開發出一種“活着的材料”。這種材料可通過3D打印塑形，生長所需的僅是陽光、二氧化碳以及含有基礎養分的人造海水。這種生物材料吸收的二氧化碳遠多於其通過有機生長所固定的二氧化碳，這是因為藍藻不僅能在生物質中儲存碳，還能以礦物形式封存碳。

    研究人員介紹說，藍藻是地球上最古老的生命形式之一，其光合作用效率很高，即使在非常微弱的光照下也能將二氧化碳和水轉化為生物質。同時，這些細菌在光合作用的過程中會改變細胞外的化學環境，促使固態碳酸鹽（如石灰石）沉澱下來。這些礦物成為另一種碳匯，與生物質相比，它們能以更穩定的形式封存二氧化碳。

    實驗室測試顯示，這種材料在四百天內持續吸收二氧化碳，每克材料可吸收約廿六毫克二氧化碳，且大部分以礦物形式封存。此外，這種新材料還利用礦物沉積在材料內部，使材料機械強度得以增強，這意味着藍藻能逐漸讓最初柔軟的結構硬化。

    作為載體材料的水凝膠則由含水量高的交聯聚合物構成。研究人員特別設計了其聚合物網絡，使其能高效傳遞光線、二氧化碳、水分和營養，並允許微生物在材料中均勻分佈。

    研究人員表示，這種低能耗、環保的新材料可從大氣中封存二氧化碳，用於補充現有的化學碳封存工藝。未來，人們將進一步探討將這種材料作為建築外牆塗層，在建築整個生命周期內持續封存二氧化碳。

    雖然前路漫漫，但建築領域的同行已開始實驗性應用。

    在蘇黎世聯邦理工學院博士生安德里亞 · 辛 · 林的推動下，這項基礎研究已登上第十九屆威尼斯國際建築雙年展的舞台。“最具挑戰的是將實驗室規模的生產流程擴大到建築尺寸。”這位同時參與了該研究的建築師兼生物設計師表示。

    安德里亞 · 辛 · 林在蘇黎世聯邦理工學院數位建築技術教授的指導下開發了生物製造平台，能在建築尺度上列印含有功能性藍藻的活性結構。在威尼斯國際建築雙年展加拿大館展出的一個名為“浮游生物”的裝置中，研究團隊用列印的活性構件製作了兩件樹狀作品，最高約三米。借助藍藻，每件作品年均可固碳十八公斤，相當於溫帶地區一棵二十年松樹的固碳量。

    水    登