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从菌丝砌块到净水瓷砖,这10种建筑材料的替代品,你知道吗?

2022-11-06 03:41:52 2950

摘要:建筑业是最主要的碳排放源之一,据估计,全球约 38% 的二氧化碳排放产生在这个领域。为了应对当前紧迫的气候危机,建筑工程师、设计师以及研究人员们正想方设法减小建筑施工过程以及完工后产生的碳足迹。许多研究团队和行动小组正在研究新型的建筑材料,...

建筑业是最主要的碳排放源之一,据估计,全球约 38% 的二氧化碳排放产生在这个领域。为了应对当前紧迫的气候危机,建筑工程师、设计师以及研究人员们正想方设法减小建筑施工过程以及完工后产生的碳足迹。许多研究团队和行动小组正在研究新型的建筑材料,以期寻得低碳的材料解决方案,并且降低材料制造过程中可能产生的环境影响。

生物制品是目前成就最为显著的研究领域之一。他们通过了解藻类、真菌等生物体的功能特性,制造当前广泛使用的材料的替代品,以完成“净零”甚至“负碳”的排放目标。其他一些研究团队则着眼于寻找利用那些易于获取但暂未被充分开发使用的材料资源的方法,比如沙子、泥土以及建筑废弃物等。

接下来,我们将详细介绍 10 种可作为常见建筑材料替代品的新型建材。

藻类石灰石 / 科罗拉多大学(博尔德分校)生物材料实验室


硅酸盐水泥,这一最为常见的水泥类型,是使用矿产石灰石等原料在高温下烧制而成的,而这样的生产过程贡献了很大一部分的温室气体排放。为了解决这一问题,来自科罗拉多大学(博尔德分校)的研究者们制造出一种生物石灰石,有望使得水泥生产过程“净零”甚至达到“负碳”。研究灵感来源于珊瑚礁,它能通过自然生长形成石灰石的主要成分——碳酸钙。在Wil V. Srubar 的带领下,科罗拉多大学(博尔德分校)的生物材料实验室开始培育球石藻,它是一种单细胞生物,可以通过光合作用将二氧化碳封存在矿物质里。这种材料作为我们所熟知的混凝土的重要部分,在将来有望于大量应用于建筑结构。

生物材料净水瓷砖 / Indus


Indus 是一种生物材料集成墙砖,旨在帮助印度不发达社区解决净水问题。Indus 瓷砖组成的墙面具有生物活性,瓷砖上附着的微藻能够净化流淌过其表面的污水。瓷砖上仿生图案的灵感来源于叶脉,能够有效地将水引流到需要的地方。研究人员们将3D 打印的模具分发到社区,而他们可以直接使用当地的黏土、陶土等材料制作瓷砖。每种模具都是由 UCL 巴特莱特建筑学院 Bio-Integrated Design 实验室的设计团队依据在现场获得的污染物数据定制的。

菌丝体砌块 / Evocative Design & The Living

Evocative 是一家专注于使用菌丝体生成完整结构的公司。菌丝体材料可以充分利用农业废料,由此替代一些现有的不可持续的建筑产品。为了展示它们的潜能,这家公司与美国纽约的 The Living 工作室合作,并邀请奥雅纳(ARUP)作为结构顾问共同打造了 Hy-Fi 展亭,在 MoMA PS1 的院子内建造与展示。这个圆形塔状构筑物使用菌丝体砌块搭成的,砌块的制作时间还不到一周。这些砌块是使用基质和真菌混合的溶液,在有利条件下于模具中经过约5 天的生长,凝固成所需的形状后,再通过高温失活固定下来。

代替混凝土,使用泥土建造 / Karen Kerstin Poulain

Karen Kerstin Poulain 发现了一种新的泥土建造方法:将它作为浇筑原料,就能得到如同混凝土般抗压且防裂的复合材料。这种复合材料是使用tepetate(西班牙一种富含石灰的火山灰土)、水以及稻壳制成的,其生产过程无需投入太多能源。除了替代混凝土这种贡献了全球二氧化碳排放量8% 的能源密集型材料外,这种材料还可以减少农业废弃物。

碳排废料造瓷砖 / Carbon Craft

Carbon Craft 利用化石燃料副产品“碳黑”作为原材料制作瓷砖,这种材料在工业生产过程中常被丢弃或进一步焚烧。由建筑师 Tejas Sidnal 领导的创新企业利用科技以及工匠们的技艺使得这种材料有了重新利用的可能,在经过处理以防止进一步燃烧后被固定成为装饰元素。这种瓷砖是经过成型、切割后将碳黑与水泥混合制作的。这种水泥瓷砖的制作工艺已有 200 年历史。当地的工匠们参与到了制作流程的决策中,制作出的产品不仅使得废料得到循环利用,在经济上可行,也为再次赋权了工匠群体。

可再生生物混凝土 / 代尔夫特理工大学

孔隙与裂缝会使水渗入材料,从而危及它的机械特性。而代尔夫特理工大学正在研发一种原型混凝土,通过向其中加入菌群来再生和弥合混凝土内的细小孔隙。当这些细菌被水激活后,它们以混合料中的乳酸钙为食,产生碳酸钙修补混凝土内的裂缝。

菌丝体吸声板 / Myceen

菌丝体吸声板是混合菌丝体与有机农副产品生长成的负碳且可降解的材料。菌丝体有望取代塑料等其他一些危害环境的材料,并且有效利用其他产业的一些废弃物。Myceen 是一家专注于开发这类技术的研究与设计公司。他们专注于探索菌丝体材料的特性,并将其用于室内产品制造,如吸声板或其他家具。除了具有一定经济效益且可生物降解外,这些材料还具有较高的吸声性、低导热性以及高耐火性。

使用沙漠沙的混凝土 / Finite

建筑材料用沙是世界上开采最多的固体材料之一,这使得沙子资源枯竭变成了一个全球性问题。沙漠沙是一种易得的现成资源,但由于其颗粒过于光滑难以粘合,不能用于普通混凝土。Finite 是由伦敦帝国理工学院的研究生 Carolyn Tam、Hamza Oza,、Matteo Maccario 和 Saki Maruyama 开发的一种材料,它由有机粘合剂与沙漠沙制成,由于其材料特性,Finite 可以被改造,用于建筑生命周期的不同阶段。

吸尘砖 / Breathe Bricks

由加州理工大学圣路易斯-奥比斯波校区建筑学院副教授 Ar. Carmen Trudell 研发,Breathe Bricks 是传统砖块的有效替代方案。受到真空吸尘器中“旋风过滤”系统的启发,这些砖利用空气过滤原理,分离灰尘等污染物,并带到材料内部。砖是有内部竖井的多孔混凝土块,其多面体的设计有助引导装置内部的气流。

矿棉地质聚合物 / WOOL2LOOP

矿棉是一种以高温熔融的岩石或矿渣为原料,使用喷吹法、离心法等技术制造的纤维状材料。在建筑拆除后,这些数量众多的材料会被填埋处理。WOOL2LOOP 项目旨在探索其循环利用的潜能,将矿棉废料用于其他建筑产品的制造。整个过程从分离矿棉开始,再经过磨碎和碱性活化(也被称作地质聚合)后成为新的材料,它类似于陶瓷或混凝土。因为有可比的机械特性,生产时仅释放少量二氧化碳,它被认作传统硅酸盐水泥的优秀替代品。

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