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废弃材料制成可再生生物水泥 有望在土壤改良、控制海滩侵蚀等方面“大显身手”
2022/05/17 09:15
来源：科技日报
该团队目前正与新加坡的相关国家机构合作，对这种新型生物水泥开展试验，也在探索其进一步大规模应用，如通过密封裂缝修复道路、密封地下隧道的缝隙以防止渗水等。......
据物理学家组织网近日报道，新加坡南洋理工大学科学家开发出了一种新工艺，利用工业电石渣和尿液中的尿素这两种常见的废料来制造生物水泥，新方法能使生物水泥变得更环保及更可持续，有望在土壤改良、控制海滩侵蚀以及文物雕像修复等方面“大显身手”。相关研究发表于《环境化学工程杂志》。
研究人员指出，他们新研制出的生物水泥由生产乙炔气产生的废料工业电石渣和哺乳动物尿液中的尿素这两种废料制成。首先，他们用酸处理电石渣，产生可溶性钙，随后将尿素添加到可溶性钙中，形成胶结溶液，接着在溶液中加入细菌培养物，细菌分解溶液中的尿素，形成碳酸盐离子。碳酸盐离子和可溶性钙离子发生反应的过程被称为微生物诱导方解石沉淀，当这种反应在土壤或沙子中发生时，生成的碳酸钙将土壤或沙子颗粒黏合在一起，以增加其强度，并填充它们之间的孔隙，从而减少水渗透进材料中。
最新研究负责人、土木与环境工程学院院长楚剑教授表示：“生物水泥是传统水泥的可持续可再生替代品，极具应用潜力。我们使用两种废料作为原材料，使生物水泥更具可持续性。从长远来看，这不仅会降低生产生物水泥的成本，还将降低废物处理的成本。”
结果显示，使用生物水泥加固的土壤无侧限抗压强度高达1.7兆帕，高于使用等量水泥处理的相同土壤的无侧限抗压强度，使用这种生物水泥适用于土壤改良项目，如加固地面或减少渗水，或控制海岸线侵蚀等。另外，细菌培养液和胶结液都是无色的，当涂在岩石上时，其原始颜色得以保留，这使新研制出的生物水泥对修复古老的岩石遗迹和文物很有用。
楚剑表示：“在生产水泥的过程中，人们需要在超过1000摄氏度的高温下燃烧原材料，这会产生大量二氧化碳。但我们的生物水泥在室温下生产，不燃烧任何东西，是一种更环保、能耗更低、碳中性的工艺。”
该团队目前正与新加坡的相关国家机构合作，对这种新型生物水泥开展试验，也在探索其进一步大规模应用，如通过密封裂缝修复道路、密封地下隧道的缝隙以防止渗水等。
编辑：敖思
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