廢棄材料制成可再生生物水泥 有望在土壤改良、控制海灘侵蝕等方面“大顯身手”

據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日報(bào)道，新加坡南洋理工大學(xué)科學(xué)家開發(fā)出了一種新工藝，利用工業(yè)電石渣和尿液中的尿素這兩種常見的廢料來制造生物水泥，新方法能使生物水泥變得更環(huán)保及更可持續(xù)，有望在土壤改良、控制海灘侵蝕以及文物雕像修復(fù)等方面“大顯身手”。相關(guān)研究發(fā)表于《環(huán)境化學(xué)工程雜志》。

研究人員指出，他們新研制出的生物水泥由生產(chǎn)乙炔氣產(chǎn)生的廢料工業(yè)電石渣和哺乳動物尿液中的尿素這兩種廢料制成。首先，他們用酸處理電石渣，產(chǎn)生可溶性鈣，隨后將尿素添加到可溶性鈣中，形成膠結(jié)溶液，接著在溶液中加入細(xì)菌培養(yǎng)物，細(xì)菌分解溶液中的尿素，形成碳酸鹽離子。碳酸鹽離子和可溶性鈣離子發(fā)生反應(yīng)的過程被稱為微生物誘導(dǎo)方解石沉淀，當(dāng)這種反應(yīng)在土壤或沙子中發(fā)生時(shí)，生成的碳酸鈣將土壤或沙子顆粒黏合在一起，以增加其強(qiáng)度，并填充它們之間的孔隙，從而減少水滲透進(jìn)材料中。

最新研究負(fù)責(zé)人、土木與環(huán)境工程學(xué)院院長楚劍教授表示：“生物水泥是傳統(tǒng)水泥的可持續(xù)可再生替代品，極具應(yīng)用潛力。我們使用兩種廢料作為原材料，使生物水泥更具可持續(xù)性。從長遠(yuǎn)來看，這不僅會降低生產(chǎn)生物水泥的成本，還將降低廢物處理的成本?！?/p>

結(jié)果顯示，使用生物水泥加固的土壤無側(cè)限抗壓強(qiáng)度高達(dá)1.7兆帕，高于使用等量水泥處理的相同土壤的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，使用這種生物水泥適用于土壤改良項(xiàng)目，如加固地面或減少滲水，或控制海岸線侵蝕等。另外，細(xì)菌培養(yǎng)液和膠結(jié)液都是無色的，當(dāng)涂在巖石上時(shí)，其原始顏色得以保留，這使新研制出的生物水泥對修復(fù)古老的巖石遺跡和文物很有用。

楚劍表示：“在生產(chǎn)水泥的過程中，人們需要在超過1000攝氏度的高溫下燃燒原材料，這會產(chǎn)生大量二氧化碳。但我們的生物水泥在室溫下生產(chǎn)，不燃燒任何東西，是一種更環(huán)保、能耗更低、碳中性的工藝。”

該團(tuán)隊(duì)目前正與新加坡的相關(guān)國家機(jī)構(gòu)合作，對這種新型生物水泥開展試驗(yàn)，也在探索其進(jìn)一步大規(guī)模應(yīng)用，如通過密封裂縫修復(fù)道路、密封地下隧道的縫隙以防止?jié)B水等。