
伍斯特理工学院(WPI)研发出一款负碳建筑材料,其在固化过程中可吸收二氧化碳而非排放,提供了一种快速固化、更环保的替代方案。

虽然机器人尚未能浇筑混凝土,但借助这种新型材料,生物化学或许可以做到——因为它能捕获而非排放碳。WPI的研究人员开发出一种负碳建筑材料,可能重塑可持续建筑的面貌。团队研制出的"酶促结构材料"(ESM)是一种耐用、可塑且可回收的物质,通过低能耗、仿生工艺生产。
这一突破由WPI土木、环境与建筑工程系主任、拉尔夫·H·怀特家族杰出教授尼玛·拉巴尔带领团队完成。拉巴尔的团队使用一种酶将二氧化碳转化为固体矿物颗粒,随后在温和条件下进行结合和固化,使混合物能在数小时内形成结构部件。仅固化速度就使其脱颖而出:传统混凝土需要高温和数周固化时间,而ESM成型更快,且环境影响极小。
将碳转化为建筑材料
拉巴尔指出,全球对混凝土的依赖亟需重新思考。"混凝土是全球使用最广泛的建筑材料,其生产过程占全球二氧化碳排放量的近8%。"他表示,新方法"不仅减少排放,还能主动捕获碳"。据研究人员估算,生产每立方米ESM可封存超过6千克二氧化碳,而同等体积的传统混凝土则排放约330千克。
除减排外,ESM快速固化、强度可调及可回收的特性,使其适用于墙板、屋顶板及模块化建筑部件等领域。其可修复性还能降低长期维护成本——这是建筑废弃物中常被忽视的一环。"即使全球建筑业只有一小部分转向ESM这样的负碳材料,其影响也将是巨大的。"拉巴尔强调。
满足实际需求的应用前景
这种材料的潜在应用远不止日常建筑。在救灾现场,轻质、快速成型且低能耗的结构材料极具价值,速度往往决定重建效率。ESM还可用于经济适用房、气候适应性基础设施,以及强调回收而非废弃的循环制造系统。
由于该材料采用可再生生物原料生产,其与全球脱碳目标高度契合,体现了在构建基础设施时充分考虑地球承载力的趋势。尽管仍需进一步测试和扩大生产规模,这项技术已朝着负碳建筑迈出重要一步——不仅是更环保的建筑,更是能主动从环境中清除碳的建筑。
相关研究成果已发表于期刊《物质》。
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