苏黎世联邦理工学院的研究人员创造了一种可 3D 打印的活体建筑材料，其中含有蓝藻，它可以主动封存二氧化碳，矿化为固体碳酸盐，并随着时间的推移而变硬，可与化学捕获方法相媲美，并为减少城市碳足迹提供一种可持续的新方法。
苏黎世联邦理工学院的研究人员研发出一种突破性的光合建筑材料，它可以在保持活性的情况下生长、硬化，并主动吸收大气中的二氧化碳。这种创新的活性材料利用蓝藻——一种即使在极低光照条件下也能高效进行光合作用的古老微生物——将阳光、二氧化碳和富含营养的人工海水转化为稳定的碳储存结构。
蓝藻被包裹在一种可3D打印的水凝胶（一种由交联聚合物组成的柔软、富含水分的凝胶）中，在新打印的形态下茁壮成长。在光合作用过程中，这些微生物会改变周围的化学环境，引发矿化过程，使石灰等固体碳酸盐矿物沉积在材料内部。这种以生物质和矿物形式进行的双重碳捕获，有助于使原本柔软的结构逐渐硬化和强化。实验室测试表明，该材料拥有惊人的碳吸附能力，可在400天内持续吸附碳，每克材料可储存约26毫克二氧化碳。这显著超越了许多生物碳捕获方法，并可与再生混凝土中使用的化学矿化技术相媲美。
研究人员已在威尼斯建筑双年展和米兰三年展等大型国际展览会上展示了这种生物材料的实用和美学潜力。在威尼斯双年展上，他们展出了形似树干、高达三米的巨型结构。得益于嵌入的蓝藻，每个生物结构都能固碳，相当于温带气候下一棵20年生松树每年吸收的碳量，即每年约18公斤二氧化碳。该装置经过改造，可为微生物提供必要的光照、温度和湿度，作为一项实验性的概念验证，凸显了该材料在建筑应用中作为可持续碳汇的能力。
这种创新方法提供了一种低能耗、环保的替代传统碳捕获技术的方法。通过将这种活性材料融入建筑外墙或其他建筑构件，建筑结构可以在其整个生命周期内被动捕获和储存大气中的二氧化碳。蓝藻能够长时间持续进行光合作用和矿化活动，这一事实表明，主动呼吸的建筑物具有潜力，有助于减少城市环境的总体碳足迹。
威尼斯双年展的装置艺术作品名为“Picoplanktonics”，展示了由光合作用结构构成的大型物体。（图片：Valentina Mori/威尼斯双年展）
虽然尚处于实验阶段，但这种材料代表着可持续建筑的新前沿，融合了生物学和工程学。它令人信服地展示了如何利用现代3D打印技术利用蓝藻等古老生命形式，建造出能够呼吸的活体建筑，从而应对我们这个时代最紧迫的挑战之一——碳排放。
