科技 | 科學家研制出 ESM 新型可回收建材：制造過程中可吸收二氧化碳

美國伍斯特理工學院（WPI）的科研團隊開發出了一種能夠吸收二氧化碳、并具備可回收特性的全新建筑材料，為減碳型建筑帶來了新的可能性。

該材料名為“酶促結構材料”（Enzymatic Structural Material，ESM），通過低能耗、生物啟發式工藝制成，可在數小時內固化成型，并具備強度可調、可循環利用等特性。相關成果已于 12 月 3 日發表在《Matter》上。

研究由 WPI 土木、環境與建筑工程系負責人 Nima Rahbar 教授領導。團隊使用一種可將二氧化碳轉化為固態礦物顆粒的酶，再使這些顆粒在溫和條件下結合并固化，從而形成結構材料。

與傳統混凝土相比，ESM 的固化速度顯著提升，而碳排放量則大幅降低。傳統混凝土生產需要超過 1450°C 的高溫燒制熟料，并需數周才能完全固化，其制造過程占全球 CO? 排放量的近 8%。

研究人員表示，生產1 立方米的 ESM 可固碳超過6 千克，而同等體積的傳統混凝土約排放 330 千克 CO?。除了碳排放差異，ESM 的快速成型、可調強度、可回收性與可修復性，使其具備在墻體板材、屋面結構以及模塊化建材等領域的應用潛力，其可修復性也有助于降低維護帶來的長期浪費。

在全球建筑領域尋求低碳材料的背景下，研究團隊指出，人類依賴混凝土的方式亟需改變。現有替代策略如粉煤灰、硅灰等摻合料、低碳燃料或碳捕獲技術在原料供應、成本與性能上存在限制；微生物誘導碳酸鈣沉積（MICP）等方案也因環境影響與復雜性而受限。竹材、真菌和其他生物材料盡管受到關注，但仍未達到工程強度與耐久性要求。

此次研究展示的 ESM 采用新型工藝，通過形成毛細懸浮液并經熱固化，構建出穩定的疏水碳骨架微結構，可在最佳孔隙率下結合砂粒并固定酶生成的碳酸鈣，從而提升材料的耐水性、抗壓性能與結構成型能力。這些特性使 ESM 相較現有生物基建筑材料擁有更高的表現，并顯著降低整體碳排放。

研究團隊認為，ESM 的輕質、快速成型與低能耗特征，未來可應用于災后救援、經濟型住房、氣候韌性基礎設施等場景，也契合循環制造與全球減碳目標。盡管仍需進一步測試與規模化驗證，該技術已向“碳負性建筑”邁出重要一步，不僅減少排放，更在生產階段主動吸收環境中的二氧化碳。

來源：IT之家

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