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含藍藻的3D打印材料擁有雙重固碳能力
文章來源:新能源網(wǎng)     更新時間:2025-06-26 16:03:19
科技日報訊 (記者張佳欣)據(jù)最新一期《自然·通訊》雜志報道,瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學院的跨學科研究團隊將光合細菌藍藻穩(wěn)定地包裹進一種可3D打印的水凝膠中,研制出一種能夠生長、具有活性的材料,可在陽光和人工海水中自行生長,并主動從空氣中移除二氧化碳。

  這種材料具備雙重固碳能力,不僅能將藍藻生長過程中吸收的二氧化碳固定,還能以礦物形式儲存二氧化碳。研究團隊表示,這項跨學科的合作如將微生物的代謝功能引入建筑材料,可構建出一種“活的碳匯”,為綠色建筑和碳捕集技術帶來新可能。

  藍藻具有極高的光合效率,哪怕是微弱的光照,也能利用水和二氧化碳制造生物質。與此同時,光合作用還會改變細胞外的化學環(huán)境,使得碳酸鹽(如石灰)等固體礦物沉淀生成。這些礦物是另一種形式的碳匯,相較于生物質,其儲碳更加穩(wěn)定。

  利用藍藻是天然的“筑造者”這一特性,研究團隊意外發(fā)現(xiàn),這些礦物會沉積在材料內部,從而增強其機械強度。也就是說,藍藻通過逐步“硬化”原本柔軟的結構,為材料帶來了自我強化的能力。

  包裹藍藻細胞的基礎材料是一種高含水量的水凝膠。既能傳導光線和營養(yǎng),又讓藍藻均勻分布其中。為了讓藍藻盡可能長久地存活并高效運作,研究團隊還利用3D打印優(yōu)化了結構幾何,提高表面積,增加了光照穿透力,同時促進了營養(yǎng)流動。

  實驗顯示,這種材料在長達400天的時間里持續(xù)捕獲二氧化碳,其中大部分以礦物形式儲存下來,每克材料平均固碳約26毫克,遠高于許多傳統(tǒng)的生物方案,同時也可與循環(huán)混凝土的礦化處理效果媲美(約7毫克/克)。實驗還證實,這些被包裹的藍藻在材料中持續(xù)高效運作了一年以上。

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