混凝土是世界上應(yīng)用最廣泛的建筑材料之一?；炷潦怯上袷沂蜕匙舆@樣的粗粒和細(xì)粒材料（稱為骨料）與水泥這樣的粘結(jié)材料結(jié)合而成的。但是水泥生產(chǎn)過(guò)程存在一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題，就是污染非常嚴(yán)重，而且需求量巨大，以至于水泥每年的碳排放量占全球的 8%，消耗了全球約 10%的飲用水?；炷梁退嘈袠I(yè)也在積極尋找對(duì)環(huán)境更加友好的生產(chǎn)過(guò)程和替代產(chǎn)品。
為了生產(chǎn)混凝土，有數(shù)十億噸的石灰石被加入到巨大的燃煤爐內(nèi)煅燒，這一過(guò)程釋放的二氧化碳含量十分驚人。同時(shí)，生產(chǎn)混凝土過(guò)程中的某些單一步驟產(chǎn)生的碳污染物就可能與我們最終獲得的建筑材料重量相當(dāng)?？梢哉f(shuō)，今天的混凝土工業(yè)是造成如今嚴(yán)峻氣候問(wèn)題的元兇之一。
Ginger Krieg Dosier是位于北卡羅來(lái)納州的Biomason公司的負(fù)責(zé)人，如今，她期望能夠改變這種現(xiàn)狀。
在過(guò)去的十年間，Biomason公司開(kāi)發(fā)了使用微生物制造混凝土磚的方法?，F(xiàn)在，他們的產(chǎn)品在材料性能方面已經(jīng)符合甚至超過(guò)了傳統(tǒng)混凝土磚，更關(guān)鍵的是，磚塊的生產(chǎn)過(guò)程無(wú)任何碳排放，且磚塊的顏色也更加多樣。
“我們的目標(biāo)是到2030年減少25%的工業(yè)混凝土排放”，Krieg Dosier說(shuō)道：“我認(rèn)為用生物學(xué)解決這一問(wèn)題是最優(yōu)雅的方式”。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，所有混凝土都是由水、碎石以及水泥混合而成。每年生產(chǎn)水泥過(guò)程中排放的二氧化碳含量比航空旅行的總排放高出四倍。Krieg Dosier解釋道，Biomason的生物水泥“治療的是疾病而非僅僅是癥狀”。
在他們的生產(chǎn)過(guò)程中，沒(méi)有石灰石的燃燒，反而是有數(shù)萬(wàn)億個(gè)活體微生物與碎石和含碳和氮的粉末混合在一起。之后再加入一些水，將混合制成的泥漿放入到磚塊模具中，在室溫下等待三天，就得到了成品的混凝土磚。那么，這一過(guò)程中微生物發(fā)揮了什么作用呢。事實(shí)上，傳統(tǒng)的水泥制造業(yè)中也有著微生物的身影，因?yàn)槭沂旧砭褪怯晒糯⑸锏臍埡〕练e而成的。
這些遠(yuǎn)古的海洋微生物與現(xiàn)在仍存在的許多微生物一樣，具有將周圍簡(jiǎn)單元素凝聚成堅(jiān)固無(wú)機(jī)材料的能力。這個(gè)過(guò)程叫做生物礦化，而這也正是Biomason技術(shù)的核心。
據(jù)Biomason公司的科學(xué)家介紹，在海洋貝殼和珊瑚中的碳酸鈣，是在自然環(huán)境中生長(zhǎng)起來(lái)的，用同樣的方式，把微生物放入骨料或者沙子中，細(xì)菌吸收鈣和氮的溶液，并在每一粒骨料周圍生長(zhǎng)，這相當(dāng)于用生物的方式制造了水泥，而且這些微生物并沒(méi)有被進(jìn)行基因改造，只是換了個(gè)環(huán)境，和它們?cè)诤Ｑ蟓h(huán)境中的作用方式是完全一樣的。
Biomason的最早一批磚塊是在2015年于舊金山一處庭院中制造出來(lái)的。到現(xiàn)在，Krieg Dosier和她的團(tuán)隊(duì)也常?；氐竭@個(gè)地方來(lái)測(cè)試他們產(chǎn)品的性能。她表示：“我們盡可能收集了更多的數(shù)據(jù)，并使用不同類型的第三方實(shí)驗(yàn)室來(lái)測(cè)量它們的耐久性，但不論如何，都不如實(shí)地檢測(cè)的效果好?！?
Dosier解釋道：“在傳統(tǒng)混凝土磚上你常常會(huì)看到開(kāi)裂的情況，然而，（在我們的產(chǎn)品中），我們并沒(méi)有觀察到開(kāi)裂現(xiàn)象”。
對(duì)于Biomason來(lái)說(shuō)，不只是它們的磚塊產(chǎn)品經(jīng)受住了壓力。Biomason最近獲得了6500萬(wàn)美元的C輪融資，公司的發(fā)展正表現(xiàn)出蓬勃向上的態(tài)勢(shì)。盡管如此，Krieg Dosier卻依舊表現(xiàn)的非常冷靜。
目前，該公司已經(jīng)與全球服裝品牌公司H&M Group建立了重要的合作伙伴關(guān)系。H&M此前也向外界宣布了其為了減少對(duì)環(huán)境造成影響而將采取的計(jì)劃。其中的一項(xiàng)就是承諾在所有新店中使用Biomason制成的可持續(xù)水泥地板。
Dosier對(duì)公司目前的擴(kuò)張能力感到樂(lè)觀。“在過(guò)去的18個(gè)月中，我們已經(jīng)看到了可持續(xù)生物水泥的龐大市場(chǎng)。真正支持減碳的是（建筑）開(kāi)發(fā)商們。我們已經(jīng)在丹麥設(shè)立了我們的第一個(gè)歐洲設(shè)施，其現(xiàn)在正逐步滿足我們?cè)谒箍暗募{威亞地區(qū)的全部需求”。
Biomason的下一個(gè)目標(biāo)是制造預(yù)制磚塊以外的產(chǎn)品，逐漸將生產(chǎn)過(guò)程轉(zhuǎn)移到施工現(xiàn)場(chǎng)（在大型混合卡車上進(jìn)行預(yù)制混凝土的現(xiàn)場(chǎng)制備）。據(jù)估計(jì)，預(yù)制混凝土占到所有應(yīng)用場(chǎng)景的85%。“我們需要在這一領(lǐng)域做出突破”，Keieg Dosier說(shuō)道。
Dosier因大眾對(duì)Biomason解決方案的關(guān)注而感到振奮，但她也指出，在阻止氣候危機(jī)方面，“人們需要進(jìn)一步加強(qiáng)自身意識(shí)，重要的是，我們必須要改變我們現(xiàn)在使用的材料。我們?cè)贈(zèng)]有一個(gè)新的20年可供等待了，我們必須立刻采取行動(dòng)”。
關(guān)于Biomason的Q&A
問(wèn)：Biomason的主要產(chǎn)品是什么？
答：目前，Biomason主要提供被稱為Biolith®的預(yù)制生物混凝土磚。這些磚塊由85%的天然骨架材料（碎石或沙子）和15%生物水泥（由微生物生長(zhǎng)產(chǎn)生的石灰石）形成，其抗壓強(qiáng)度、吸收、凍融、附著力和尺寸精度方面均超過(guò)了傳統(tǒng)混凝土磚
問(wèn)：Biolith®混凝土磚能用于哪些應(yīng)用場(chǎng)景？
答：Biolith®混凝土磚適用于室外、室內(nèi)、垂直或水平（比如作為瓷磚地板）場(chǎng)景。目前該產(chǎn)品有拋光和磨砂兩種飾面，并且提供兩種顏色（本色和中灰色）。
問(wèn)：Biolith®混凝土磚的制造過(guò)程需要多長(zhǎng)時(shí)間？
答：Biolith®混凝土磚只需要不到72小時(shí)就可以完全固化，并且這一過(guò)程現(xiàn)在還在持續(xù)改進(jìn)中，而傳統(tǒng)的混凝土則可能需要長(zhǎng)達(dá)28天才能實(shí)現(xiàn)固化。
問(wèn)：Biolith®混凝土磚會(huì)持續(xù)長(zhǎng)大嗎？
答：Biolith®混凝土磚的大小在生產(chǎn)中不會(huì)發(fā)生改變。在生產(chǎn)過(guò)程中，持續(xù)增加的是磚塊的密度。因?yàn)椤吧L(zhǎng)”的過(guò)程其實(shí)就是微生物產(chǎn)生的碳酸鈣在固體顆粒間形成橋梁的作用，生長(zhǎng)的過(guò)程是從內(nèi)部進(jìn)行加強(qiáng)。整個(gè)磚塊在生長(zhǎng)過(guò)程中也不會(huì)產(chǎn)生翹曲。
問(wèn)：磚塊中的細(xì)菌還活著嗎？
答：細(xì)菌的生存需要營(yíng)養(yǎng)和水分。Biomason的產(chǎn)品中確實(shí)包含著痕量的細(xì)菌。然而，這些細(xì)菌一般處于休眠狀態(tài)，只有環(huán)境發(fā)生劇變（超出建筑環(huán)境的范疇）才會(huì)重新變得活躍。
問(wèn)：Biomason使用的是什么細(xì)菌？
答：Biomason使用的是天然狀態(tài)下未經(jīng)修飾的非致病性野生型菌株。天然環(huán)境下，這些細(xì)菌需要數(shù)百或數(shù)千年時(shí)間來(lái)產(chǎn)生交聯(lián)材料，而B(niǎo)iomason的過(guò)程使它們?cè)趲滋鞎r(shí)間內(nèi)就能完成相同的工作。
問(wèn)：相較于傳統(tǒng)的石磚，Biolith®還有什么其它優(yōu)點(diǎn)？
答：Biolith®比普通石材更輕，這使其運(yùn)輸和使用變得更加容易，而且也減少了運(yùn)輸過(guò)程造成的碳排放。同時(shí)，Biolith®的使用方式與傳統(tǒng)建材完全相同，不需要新的方法、工具或者進(jìn)行培訓(xùn)。
What's More
Biomason公司目前參加的項(xiàng)目或擬開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品：
美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）向Biomason提供資金，以開(kāi)發(fā)一種所謂的工程活海洋水泥，這種水泥使用可自持的天然海洋微生物組合，可以從海水中獲得營(yíng)養(yǎng)，從而產(chǎn)生一種自我維持、自我修復(fù)的水泥，有望應(yīng)用于水下建筑的修建。目前，經(jīng)過(guò)三年多的實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)和概念驗(yàn)證，Biomason已開(kāi)發(fā)出這種技術(shù)（ELMc）的原型，并在海洋環(huán)境中進(jìn)行了大規(guī)模實(shí)地評(píng)估。
Biomason還參加了一個(gè)名為MEDUSA的項(xiàng)目，希望能開(kāi)發(fā)一種靈活的水泥材料，這種材料可以根據(jù)土壤基質(zhì)類型、操作環(huán)境以及預(yù)期效果進(jìn)行定制，可用于在偏遠(yuǎn)地區(qū)快速建造混凝土結(jié)構(gòu)，例如直升機(jī)和垂直起降飛機(jī)的著陸墊。
