微生物煉金術 為永續建築開創新機 芽孢桿菌 把二氧化碳轉化建材

編譯/韋士塔 |2025.08.16
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芽孢桿菌有助推動水泥產業的綠色轉型。圖/美聯社
細菌在燒瓶中吸收二氧化碳,並進行轉化。圖/取自洛桑理工學院網站
永續建材對環境的衝擊較低。圖/美聯社
二氧化碳能轉化成建材。圖/法新社
芽孢桿菌可將二氧化碳化為碳酸鈣。圖/取自洛桑理工學院網站

編譯/韋士塔

二氧化碳被普遍視為汙染物,但在瑞士科學家的手中,這種氣體竟能被轉化為實用的建築材料,兼具減少資源消耗與溫室氣體減量的效果。

研究人員指出,芽孢桿菌(Bacillus megat erium)是一種不起眼的土壤細菌,但這種細菌卻有「微生物煉金術」,能夠把二氧化碳轉化為固體石灰石,為永續建築開闢新的可能性。

瑞士聯邦理工學院(EPFL)土壤力學實驗室的科學家指出,一般的二氧化碳會是往天空飄散,但芽孢桿菌能在適當的環境下,將二氧化碳變成堅固的碳酸鈣,也就是石灰石。EPFL的研究顯示,這種微生物擁有極高的碳鎖定效率,芽孢桿菌堪稱碳封存界的超級英雄。

研究負責人特齊斯 (Dimitrios Terzis) 表示,在實驗室的密閉燒瓶中,當二氧化碳壓力超過大氣層的470倍時,芽孢桿菌能迅速沉澱出碳酸鈣,且其中94%的碳,直接來自二氧化碳氣體,這種轉化效率遠遠超越市面上大多數的工程吸附劑。

特齊斯強調:「我們已找出數十種細菌,有潛力礦化晶體。」他認為,直接利用能吸收碳的細菌,將能加速推廣這項技術,這對於推動艦除產業的永續發展極為重要,因為基於成本考量,建築業必須就近尋找解決方案。研究人員發現的的細菌與技術,未來有可能廣泛應用於水泥廠、鋼鐵廠。

EPFL的研究人員表示,對多數生物技術工程師而言,芽孢桿菌以生產維生素B12、酶合成及促進植物生長等特性而聞名,相關研究與應用,主要集中在利用芽孢桿菌作為生物農藥與生物肥料,以防治作物病害、促進作物生長,並減少化學農藥與肥料的使用,同時有助於環境永續發展。

不過,很少人知道能用來打造建築材料;EPFL的科學家則發現,芽孢桿菌一項鮮為人知的特性:在鈣離子存在的條件下,細胞能夠進行微生物誘導的方解石沉澱,且效率驚人。

方解石是製造水泥的主要材料,傳統的方解石製造途徑是利用尿素水解,也就是使用酶尿素酶分解尿素,提高酸鹼值,並觸發方解石形成,但這種方法會產生氨,需要昂貴的清理費用。

相較之下,利用芽孢桿菌來生產碳酸鈣,不僅製造速度極快,過程也更環保。更令人興奮的是,水泥生產大約占全球二氧化碳排放的8%,每年接近30億噸。如何削減這個龐大的碳足跡,一直是氣候政策中最棘手的問題之一,如果能用細菌生長的方解石來替代部分水泥,將能減少數百萬噸的碳排放,同時將碳儲存數百年。

在耐用度方面,研究團隊在丹麥進行測試,發現生物方解石的混凝土塊在經歷300次凍融循環後,其抗壓強度損失不到2%。

特齊斯指出,芽孢桿菌能把建築業對地球環境造成的負擔,轉變為實際的建築材料。如果這項技術能夠順利擴展,將可為地球的永續發展做出卓越貢獻。

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