一种新材料通过利用一种非常不寻常的劳动力--蓝藻来解决混凝土生产和使用过程中的碳问题。这些微生物帮助生产的生物水泥利用了大自然中存在了 35 亿年的一个过程。

用于在非常特殊的气体、光照和温度条件下培养蓝藻的生物反应器

现在，混凝土的碳问题已经广为人知。据《科学美国人》报道，生产一公斤混凝土会向空气中排放一公斤二氧化碳。这不仅来自于制造混凝土的化学反应，而且还来自于将巨型窑炉加热到 1450 °C（2640 °F）所需温度所燃烧的化石燃料。目前，混凝土生产所排放的碳约占全球碳排放总量的 8%。

尽管如此，由于它是一种如此有效的建筑材料，所以很难摆脱它。事实上，根据亚利桑那州立大学的一份报告，混凝土是世界上使用量第二大的材料，仅次于水。

因此，我们看到了一些巧妙的方法，可以用更环保的方式来制造它（或模仿它的物质）。仅去年一年，我们就报道了用零碳电解法取代石灰石窑的方法；使用小苏打减少碳排放的方法；以及在水泥中添加生物炭来制造混凝土的方法，这种混凝土能从周围环境中吸收自身重量 23% 的二氧化碳。

现在，德国的研究人员创造出了一种混凝土替代品，它不仅是碳中性的，而且是负碳的。为了制造这种混凝土，他们研究了 30 多亿年来在石灰岩中制造叠层石的方法，然后在实验室中重现了这一过程。

首先，他们从蓝藻（俗称蓝绿藻）中培养出细菌，为它们提供理想的光源和营养物质，以优化它们的生长和光合作用能力。然后，为了让细菌发生矿化并形成叠层石状结构，他们添加了氯化钙和其他钙源。然后，他们在这种混合物中加入水凝胶和沙子等其他填充物，这与在水泥中加入骨料以制造混凝土的方法大致相同。最后，向泥浆中注入二氧化碳，以支持生长过程，而这一切都由光驱动。

用于创建生物混凝土结构的蓝藻图像

来自弗劳恩霍夫陶瓷技术与系统研究所 IKTS 的项目经理 Matthias Ahlhelm 说："在这一过程中，正在形成的固体结构仍然是多孔的，因此光线会进入内部，并通过石灰石矿化推动二氧化碳的固定。我们可以通过去除光线和水分或改变温度来停止这一过程。一旦这样做了，剩余的细菌就会死亡，这样得到的材料就完全不含有毒物质了。它还能将一种有害的温室气体封存在其结构中。"

这种材料可以倒入模具或格子结构中，制成砖块或其他几乎无限的形状；也可以挤出或用于增材制造（如3D 打印建筑）；还可以通过喷涂来使用。

多孔结构可填充生物材料，使其更加坚固

现在，研究小组正在研究如何扩大这种材料的生产规模，使其更加环保。例如，研究人员说，他们可以从工业污染物中获取二氧化碳，从玄武岩和其他矿山产生的废料中获取钙。