瑞士新型活体建筑材料 可捕捉碳与光合作用

近期，瑞士科学家开发出一款极为特殊的新型“活体建筑材料”。它是一种既可以3D打印，又可以进行光合作用的活体凝胶构成，能够从空气中不断消耗和保存二氧化碳，其效率相当于一棵20年树龄的松树。

这次，瑞士苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）团队开发出一种具有生命力、能够生长，且能主动从空气中去除二氧化碳的“光合活体凝胶”材料。目前该材料已经应用于建筑领域，并在第24届米兰三年展（Triennale di Milano）、19届威尼斯建筑双年展（Venice Architecture Biennale）亮相，展现其永续性和实用性。

研究团队将蓝藻（PCC 7002）与可3D列印的透明凝胶（Pluronic F-127）结合，并诱导蓝藻进行光合作用，吸收大气中的二氧化碳（CO2）产生碳酸盐沉淀（MICP）反应，让二氧化碳转为固体碳酸盐（如石灰）储存于材料中，以此实现碳封存目标。

这种光合活体凝胶的蓝藻，只需要阳光、富含营养物质的人工海水，以及二氧化碳，即可光合作用生长超过一年，且整个生长过程无需离开材料。

研究人员为了确保蓝藻能够长时间存活与高效运作，他们透过3D列印制程优化结构的几何形状，增其加表面面积、光穿透力，以此促进营养物质的流动。

结果显示，这种光合活体凝胶的每克材料在30天内，可封存2.2到3.1毫克二氧化碳，且存活一年以上（目前纪录是400多天）。该材料在400天内，每克材料累积吸收26至33毫克二氧化碳，且大多以稳定的矿物形式保存。

该种材料吸收的二氧化碳数量，远比其它生物方法吸收的量要高，能与再生混凝土的化学矿化相当，若需要材料内的矿物只需600°C热解便可回收。另外，这些固体矿物质储存二氧化碳的稳定性，要优于生物质（有机生命或刚死掉的生物）。

该团队用“光合活体凝胶”打印成活体积木，再用积木组装成两个树干状物体，于威尼斯建筑双年展加拿大馆中展出。他们表示，一个树干状物体每年可吸收18公斤的二氧化碳，相当于温带地区一棵树龄20年的松树每年吸收的碳量。

研究人员认为，这种光合活体凝胶是一种低能耗、环保的材料，可以透过消耗和保存大气中的二氧化碳，为建筑领域开辟新可能性。虽然还有很长的路要走，但建筑领域的同事已经接受了这个新概念，并有了初步的成果。