廢棄材料制成可再生生物水泥有望在土壤改良方面大顯身手

2022-05-17 14:35:15來源：科技日報

據物理學家組織網近日報道，新加坡南洋理工大學科學家開發出了一種新工藝，利用工業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保及更可持續，有望在土壤改良、控制海灘侵蝕以及文物雕像修復等方面“大顯身手”。相關研究發表于《環境化學工程雜志》。

研究人員指出，他們新研制出的生物水泥由生產乙炔氣產生的廢料工業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，產生可溶性鈣，隨后將尿素添加到可溶性鈣中，形成膠結溶液，接著在溶液中加入細菌培養物，細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生反應的過程被稱為微生物誘導方解石沉淀，當這種反應在土壤或沙子中發生時，生成的碳酸鈣將土壤或沙子顆粒黏合在一起，以增加其強度，并填充它們之間的孔隙，從而減少水滲透進材料中。

最新研究負責人、土木與環境工程學院院長楚劍教授表示：“生物水泥是傳統水泥的可持續可再生替代品，極具應用潛力。我們使用兩種廢料作為原材料，使生物水泥更具可持續性。從長遠來看，這不僅會降低生產生物水泥的成本，還將降低廢物處理的成本。”

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

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

該團隊目前正與新加坡的相關國家機構合作，對這種新型生物水泥開展試驗，也在探索其進一步大規模應用，如通過密封裂縫修復道路、密封地下隧道的縫隙以防止滲水等。(劉霞)

關鍵詞：廢棄材料可再生生物水泥土壤改良環境化學工程雜志

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