苏黎世联邦理工用细菌代替水泥粘结砂粒：可打印、可机械臂喷涂，已做出立面构件

瑞士苏黎世联邦理工学院建筑系博士Karen Antorveza Paez在读博期间开发出一种可打印的类混凝土材料，砂粒靠细菌而非水泥粘结，已用它做出立面构件等多件建筑部件。英国建筑行业媒体Global Construction Review 10月16日报道了这项研究。材料目前还不能承重，需要进一步研究。

起作用的是巴氏芽孢八叠球菌。它用一种叫脲酶的酶分解尿素，释放出碳酸根离子，碳酸根与溶液里的氯化钙结合生成碳酸钙，也就是石灰石和贝壳的成分。微小的方解石晶体在砂粒之间生长、互相咬合，把松散的砂粒粘成固体，副产物是铵。整个过程不需要加热，这意味着将来有可能避开水泥煅烧带来的碳排放。这种「生物胶结」技术此前已用于加固土壤和自愈合混凝土。Antorveza Paez的说法是：「我们用细菌生产一种矿物胶。」

她开发了两种制作方法。第一种是打印：团队用水、天然的海藻酸盐和黄原胶做成凝胶，混入砂子和活菌，调成「生物墨水」，按设计形状打印出来，再浸入尿素和氯化钙溶液，细菌在溶液里开始矿化。根据构件需要的强度，整个过程需要2到5天，期间每天更换一次矿化液；之后晾干，细菌失活，留下固体构件。她把这比作烤蛋糕：面团可塑但脆弱，要进烤箱才能定型，细菌就是那个烤箱。这种方法做出了立面构件，也可以用来做遮阳结构和隔墙。

第二种是机械臂喷涂，省掉了浸泡环节：机械臂把细菌、生成石灰石所需的矿物原料和砂子反复喷到表面，逐层堆积。按她的分工，打印更适合做建筑构件，喷涂更适合做表面。喷涂件的力学性能，例如颗粒和粘结介质在内部怎样排列，还需要更多研究。

Antorveza Paez说，现在的关键问题已经从生物水泥能不能用，转到它的性能能被控制到什么程度。从能做非承重的立面、遮阳和隔墙构件，到能替代承重混凝土，还有一段距离。

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