Researchers develop "biological concrete" that grows moss and fungi

2013-01-03 12:01

                            
新闻:西班牙一所大学的科学家正在开发一种新型混凝土,它能捕捉雨水,形成苔藓和真菌的活墙。
巴塞罗那Politècnica de Catalunya大学(Universitat Politècnica de Catalunya)的研究人员称,与现有的需要复杂支撑结构的垂直花园系统不同,新的“生物混凝土”支持自身表面的生物生长。

                            
上图:在El Prat de Lloregat航空文化中心模拟植物立面
上图:模拟巴塞罗那Ako-Suites Aparthotel的植物立面。
他们在一份报告中解释说,混凝土中含有一层生物层,收集和储存雨水,为微藻、真菌、地衣和苔藓的生长提供了一个潮湿的环境。
防水层将有机体与混凝土的内部结构部分隔开,而外层则相反,允许雨水进入并防止其逃逸。

                            
上面:岩石上的地衣
这些研究人员表示,混凝土还能吸收大气中的二氧化碳,并起到绝缘材料和热调节器的作用。目前,研究人员正在为这种材料申请专利。
下一步是加速这一过程,使苔藓表面在一年内发育,他们补充道。
我们有很多有活墙的建筑,包括法国亚眠的一座青苔的办公大楼,以及一间圣保罗家具陈列室,里面满是植物填充的花瓶--看看我们所有关于绿色墙壁的故事。
我们还展示了一些利用藻类的项目,比如一座概念性的摩天大楼,可以利用藻类产生能量,还有一种概念车,它也可以利用有机体来制造燃料--看看我们所有关于藻类的故事。
图片是由UPC提供的。
以下是研究人员提供的更多信息:
UPC的研究人员开发了一种生物混凝土,用于用地衣、苔藓和其他微生物建造“活”的外墙。
结构技术集团开发了一种支持色素生物体自然加速生长的生物混凝土并获得了专利。这种材料是为地中海气候中建筑物或其他建筑的外墙设计的,与其他类似的建筑解决方案相比,具有环境、热和美学方面的优势。
在研究这种混凝土时,Politècnica de Catalunya·BarcelonaTech(UPC)大学结构技术小组的研究人员将重点放在了两种水泥基材料上。第一种是传统的碳化混凝土(以硅酸盐水泥为基础),用它可以获得pH值在8左右的材料。第二种材料是用磷酸镁水泥(MPC)制造的,这是一种液压砾岩,不需要任何处理就能降低其pH值,因为它是微酸性的。
磷酸镁水泥因其快速凝固的特点,过去一直被用作修补材料。它还被用作医学和牙科领域的生物材料,表明它对环境没有额外的影响。
这种新的(垂直多层)混凝土的创新特点是,它作为一种自然的生物支撑,对某些生物有机体,特别是某些微藻、真菌、地衣和苔藓的生长和发展起着支持作用。
在获得了这一想法的专利后,该小组正在研究促进这些类型的有机体在混凝土上加速生长的最佳方法。这项研究的目标是成功地加速自然殖民过程,使表面在不到一年的时间内获得有吸引力的外观。另一个目的是,用新材料建造的外墙的外观应随着时间的推移而演变,根据一年中的时间和主要的有机体家族显示颜色的变化。在这类建筑物上,其他类型的植被被阻止出现,以免它们的根破坏建筑元素。
三层材料
为了获得生物混凝土,除pH值外,还对影响材料生物感受性的其它参数如孔隙率和表面粗糙度进行了改性。得到的结果是一个多层结构单元,它除了一个结构层外,还包括另外三个层:第一层是位于结构层顶部的防水层,防止后者因水的渗透而造成的破坏。
下一层是生物层,它支持殖民,并允许水在其中积聚。它起着内部微结构的作用,有助于保持和排出水分;由于它具有捕获和储存雨水的能力,这一层有利于生物有机体的发展。
最后一层是具有反向防水功能的不连续涂层。这一层允许雨水进入并防止其逃逸;这样,流出的水就会被重新引导到旨在获得生物生长的地方。
CO2还原
根据安东尼奥·阿瓜多(Antonio Aguado)领导的研究团队以及伊格纳西奥·塞古拉(Ignacio Segura)和桑德拉·曼索(Sandra Manso)的支持,这种新材料具有多种用途,具有从环境的角度来看,新的混凝土吸收并因此减少了大气中的二氧化碳,这要归功于它的生物涂层。
同时,它具有捕捉太阳辐射的能力,因此可以根据所达到的温度来调节建筑物内的热导率。生物混凝土不仅是一种绝缘材料和一种热调节器,而且也是一种装饰性替代物,因为它可以用来装饰建筑物的外墙或具有不同饰面和颜色的建筑物表面;它的设计目的是以各种颜色对某些地区进行殖民,而不需要覆盖整个表面。这个想法是以生物覆盖物或“活”画的形式创造一幅帕蒂纳。
也有可能在花园地区使用它作为一种装饰元素,并作为一种可持续的手段,将建筑物和建筑与景观相结合。
建筑改造
该材料适用于新的垂直花园概念,不仅适用于新建建筑,也适用于现有建筑的改造。
与现有的植被法和垂直花园系统不同,新材料在其自身的表面上支持生物生长;
因此,不需要复杂的支撑结构,并且可以选择要应用生物生长的立面的区域。
植物表面和垂直花园依赖于某种类型容器中的植物基质,或者它们使用完全独立的文化,例如水培。然而,他们需要复杂的系统,连接到建筑本身(层的材料),甚至相邻的结构,由金属或塑料。这可能会导致附加负荷、光线减少或建筑物周围空间减少等并发症。使用新的“绿色”混凝土,有机体可以直接生长在多层材料上.
专利和商业化
这项研究导致了桑德拉·曼索正在撰写的博士论文。目前正在进行与生物生长阶段相对应的实验运动,这项工作将在刚果爱国者联盟和比利时根特大学完成。这项研究得到了巴塞罗那大学生物学系讲师Antonio Gómez Bolea的支持,他在建筑材料的生物增长领域作出了贡献。
目前,这一创新产品正在获得专利,加泰罗尼亚公司Escofet 1886 S.A.--一家建筑和城市家具用混凝土面板制造商--已经表示有兴趣将这种材料商业化。
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西班牙研究人员已经开发出一种“生物混凝土”,可以生长苔藓、地衣和真菌来建造活墙。

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