石灰石是水泥的一種關(guān)鍵成分，但將其添加到混合物中是非常耗能的。它首先需要從地球上提取，然后粉碎，在極高的溫度下烘烤和處理，這涉及到燃燒大量的化石燃料，也會因此釋放儲存的碳。科學(xué)家們通過用廢棄的粘土或火山巖替代石灰石，在更可持續(xù)的方法上取得了有希望的進(jìn)展，但最新的進(jìn)展是通過2017年在泰國的一次浮潛旅行取得的。

材料科學(xué)家Wil Srubar在參觀該地區(qū)的珊瑚礁時，從這些結(jié)構(gòu)由碳酸鈣自然形成的方式中獲得了靈感，碳酸鈣是石灰石的一種關(guān)鍵成分。他想知道是否可以利用這一自然過程，以更環(huán)保的方式生產(chǎn)這種材料，這使他和他的團(tuán)隊(duì)找到了一種叫做顆石藻的微型藻類。

這些微小的生物通過光合作用自然地封存和儲存二氧化碳，利用陽光和海水，以比珊瑚礁更快的速度將其轉(zhuǎn)化為碳酸鈣。它們還生活在溫水、冷水、咸水和淡水中，這預(yù)示著在全球范圍內(nèi)培養(yǎng)它們的潛力。

“在表面上，它們創(chuàng)造了這些非常復(fù)雜、美麗的碳酸鈣外殼，”Srubar說。“這基本上是包圍著細(xì)胞的石灰石‘盔甲’。”

該研究小組用顆石藻生產(chǎn)生物生長的石灰石，這些石灰石被用來替代采石的石灰石，以制造對環(huán)境影響更小的混凝土。Srubar說，這些 “看起來、感覺和行為與混凝土完全一樣”，但用于制造混凝土的水泥是凈碳中性的，甚至是負(fù)碳的，因?yàn)橄嚓P(guān)的二氧化碳排放量低于微藻類所捕獲的數(shù)量。

“這對我們的團(tuán)隊(duì)來說是一個非常激動人心的時刻，”Srubar說。“對于這個行業(yè)來說，現(xiàn)在是解決這個非常邪惡的問題的時候了。我們相信，對于水泥和混凝土行業(yè)解決其碳問題，我們有一個最好的解決方案，如果不是最好的解決方案的話。”

Srubar和他的團(tuán)隊(duì)剛剛從美國能源部獲得了一筆320萬美元的撥款，用于繼續(xù)開發(fā)這項(xiàng)技術(shù)，并研究擴(kuò)大基于生物石灰石的水泥生產(chǎn)規(guī)模的方法。

科學(xué)家們計(jì)算出需要1-2萬英畝的露天池塘來培養(yǎng)足夠的微藻以滿足美國的水泥需求，他們指出這僅僅是用于種植玉米的土地的百分之一。他們說，在全球范圍內(nèi)應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)，每年可以減少20億千兆噸的二氧化碳排放。也許最令人鼓舞的是，這種生物石灰石被描述為與目前的水泥生產(chǎn)工藝 “即插即用”，而且理論上可以在一夜之間迅速實(shí)施。

Srubar說：“我們看到了一個世界，其中使用我們所知道的混凝土是一個治愈地球的機(jī)制。我們今天有工具和技術(shù)來做到這一點(diǎn)。”

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