科学家们声称,通过利用一种微藻发现了一条更环保的道路

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水泥在全球建筑业中发挥着不可或缺的作用,由于其碳密集型的生产过程,制造水泥所排放的二氧化碳占全球二氧化碳排放量的7%。科罗拉多大学博尔德分校的科学家们声称,通过利用一种微藻发现了一条更环保的道路,这种微藻通过光合作用自然产生石灰石颗粒,因此可以将建筑物变成碳汇。

石灰石是水泥的一种关键成分,但将其添加到混合物中是非常耗能的。它首先需要从地球上提取,然后粉碎,在极高的温度下烘烤和处理,这涉及到燃烧大量的化石燃料,也会因此释放储存的碳。科学家们通过用废弃的粘土或火山岩替代石灰石,在更可持续的方法上取得了有希望的进展,但最新的进展是通过2017年在泰国的一次浮潜旅行取得的。

材料科学家Wil Srubar在参观该地区的珊瑚礁时,从这些结构由碳酸钙自然形成的方式中获得了灵感,碳酸钙是石灰石的一种关键成分。他想知道是否可以利用这一自然过程,以更环保的方式生产这种材料,这使他和他的团队找到了一种叫做颗石藻的微型藻类。

这些微小的生物通过光合作用自然地封存和储存二氧化碳,利用阳光和海水,以比珊瑚礁更快的速度将其转化为碳酸钙。它们还生活在温水、冷水、咸水和淡水中,这预示着在全球范围内培养它们的潜力。

“在表面上,它们创造了这些非常复杂、美丽的碳酸钙外壳,”Srubar说。“这基本上是包围着细胞的石灰石‘盔甲’。”

该研究小组用颗石藻生产生物生长的石灰石,这些石灰石被用来替代采石的石灰石,以制造对环境影响更小的混凝土。Srubar说,这些 “看起来、感觉和行为与混凝土完全一样”,但用于制造混凝土的水泥是净碳中性的,甚至是负碳的,因为相关的二氧化碳排放量低于微藻类所捕获的数量。

“这对我们的团队来说是一个非常激动人心的时刻,”Srubar说。“对于这个行业来说,现在是解决这个非常邪恶的问题的时候了。我们相信,对于水泥和混凝土行业解决其碳问题,我们有一个最好的解决方案,如果不是最好的解决方案的话。”

Srubar和他的团队刚刚从美国能源部获得了一笔320万美元的拨款,用于继续开发这项技术,并研究扩大基于生物石灰石的水泥生产规模的方法。

科学家们计算出需要1-2万英亩的露天池塘来培养足够的微藻以满足美国的水泥需求,他们指出这仅仅是用于种植玉米的土地的百分之一。他们说,在全球范围内应用这项技术,每年可以减少20亿千兆吨的二氧化碳排放。也许最令人鼓舞的是,这种生物石灰石被描述为与目前的水泥生产工艺 “即插即用”,而且理论上可以在一夜之间迅速实施。

Srubar说:“我们看到了一个世界,其中使用我们所知道的混凝土是一个治愈地球的机制。我们今天有工具和技术来做到这一点。”

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