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沙子與尿素合製生物磚歷久彌堅 建築界重大突破

【發現新鮮事/綜合報導】生物磚(bio-brick)由沙子與尿素酶的細菌混合製成,其中尿素酶可分解尿液中的尿素而生成碳酸鈣。

沙子與尿素酶的混合磚,硬度可比擬石灰岩磚,但其差別在於生物磚的硬度可高可低,硬度取決於細菌成長時間的多寡。

生物磚的發明者蘭德爾(Dylan Randall),在南非開普敦大學發布的解說中表示:「讓微細菌製造水泥的時間越久,產品就會越堅硬。我們可以優化這個過程。」

全球大多數磚塊係採原始過程燒成,燒窯的溫度固定在攝氏1,400度,過程中會產生大量二氧化碳。不過生物磚不會產生任何廢棄物,其副產品氮和鉀卻可製作商業肥料。

蘭德爾博士表示:「最後要做的階段,就是將生物磚製程中剩餘的液態產品取出,再製成第二種肥料。」

蘭德爾指出,這種過程稱「微生物誘導碳酸鹽沉澱」( microbial carbonate precipitation),係模擬大海中珊瑚的形成方式。這種製造方式,將大大造福建築物和建造業,隨著建築物的逐漸老舊耗損,這種物質卻能顯著降低維修成本。

20世紀下半葉,許多以混泥土建成的粗曠派建築,漸遭淘汰,因為這類建築忽視維修成本,水泥會從建築物內部腐蝕。但近年自癒材料的研發和進步,伯明罕大學和紐約大學的研究團隊發現一種細菌,可協助製造自癒混凝土。

自癒材料並非新概念。羅馬工程師無意間發現一種含類似碳酸鈣的化合物,讓古代建築物得以保存至今。問題是當時羅馬人並未明確留下秘方,即製作這種材料需要哪些化合物。

一篇發表於2017年「美國礦物學家」期刊的研究發現,羅馬混凝土內含罕見礦物質,例如雪矽鈣石和鈣十字沸石。這兩種礦物質暴露於海水一段時間後能結晶,可讓建築物越舊卻越穩固。

雖然,開普敦大學團隊還未採用經濟規模製磚,但他們的研究卻已開創未來,讓人類尿液在永續建築物中扮演重要的角色。

蘭德爾說,整個水循環中沒人在意尿液,也沒人在乎能否利用尿液發現富價值的新產品;現在,下一步就是研究如何優化製程,並利用尿液獲利。




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