一種新材料透過利用一種非常不尋常的勞動力–藍藻來解決混凝土生產和使用過程中的碳問題。這些微生物幫助生產的生物水泥利用了大自然中存在了35 億年的過程。

用於在非常特殊的氣體、光照和溫度條件下培養藍藻的生物反應器

現在，混凝土的碳問題已經廣為人知。根據《科學美國人》報道，生產一公斤混凝土會向空氣中排放一公斤二氧化碳。這不僅來自於製造混凝土的化學反應，而且還來自於將巨型窯爐加熱到1450 °C（2640 °F）所需溫度所燃燒的化石燃料。目前，混凝土生產所排放的碳約佔全球碳排放總量的8%。

儘管如此，由於它是一種如此有效的建築材料，所以很難擺脫它。事實上，根據亞利桑那州立大學的報告，混凝土是世界上使用量第二大的材料，僅次於水。

因此，我們看到了一些巧妙的方法，可以用更環保的方式來製造它（或模仿它的物質）。光是去年，我們就報告了用零碳電解法取代石灰石窯的方法；使用小蘇打減少碳排放的方法；以及在水泥中添加生物炭來製造混凝土的方法，這種混凝土能從周圍環境中吸收自身重量23% 的二氧化碳。

現在，德國的研究人員創造了一種混凝土替代品，它不僅是碳中性的，而且是負碳的。為了製造這種混凝土，他們研究了30 多億年來在石灰岩中製造疊層石的方法，然後在實驗室中重現了這個過程。

首先，他們從藍藻（俗稱藍綠藻）中培養出細菌，為它們提供理想的光源和營養物質，以優化它們的生長和光合作用能力。然後，為了讓細菌礦化並形成疊層石狀結構，他們添加了氯化鈣和其他鈣源。然後，他們在這種混合物中加入水凝膠和沙子等其他填充物，這與在水泥中添加骨材以製造混凝土的方法大致相同。最後，向泥漿中註入二氧化碳，以支持生長過程，而這一切都由光驅動。

用於創建生物混凝土結構的藍藻圖像

來自弗勞恩霍夫陶瓷技術與系統研究所IKTS 的專案經理Matthias Ahlhelm 說：”在這一過程中，正在形成的固體結構仍然是多孔的，因此光線會進入內部，並透過石灰石礦化推動二氧化碳的固定。 我們可以通過去除光線和水分或改變溫度來停止這一過程。的溫室氣體封存在其結構中。

這種材料可以倒入模具或格子結構中，製成磚塊或其他幾乎無限的形狀；也可以擠出或用於增材製造（如3D 列印建築）；也可以透過噴塗來使用。

多孔結構可填充生物材料，使其更加堅固

現在，研究團隊正在研究如何擴大這種材料的生產規模，使其更加環保。例如，研究人員說，他們可以從工業污染物中獲取二氧化碳，從玄武岩和其他礦場產生的廢料中獲取鈣。