2025年6月26日，蘇黎世聯邦理工學院（ETH Zurich）成功開發出一種可3D打印的藍藻水凝膠新材料，可以吸收大氣中的二氧化碳，并將它轉化為有機生物質和穩定的碳酸鹽礦物。該材料通過創新性的雙重碳封存機制，有望為建筑和基礎設施領域帶來低能耗、環境友好的碳捕獲解決方案。
 

蘇黎世聯邦理工學院大分子工程教授Mark Tibbitt表示：“我們認為我們的活性材料是一種低能耗且環保的方法，它可以吸收大氣中的二氧化碳，并補充現有的碳封存化學過程。”
 

它如何運作以及為何重要
       研究人員表示，這種材料隨時間增長而硬化，并持續捕獲二氧化碳。過程僅依賴于光和富含營養的人工海水溶液。它的獨特之處在于這種創新的雙重碳封存策略，使吸收的二氧化碳量大于僅通過有機生長儲存的量。Tibbitt解釋說：“這是因為這種材料不僅能夠將碳儲存在生物質中，還能以礦物質的形式儲存碳——這是藍藻的一種特殊特性。”
 

      活細胞被嵌入水凝膠中，水凝膠是由高含水量交聯聚合物構成的水性網絡。研究團隊選擇的聚合物結構有利于光、二氧化碳、水和營養物質在材料中的運輸，同時確保藍藻在其中均勻分布和被包裹。為了最大限度地延長藍藻的壽命和提高它的效率，研究人員利用3D打印技術優化了結構的幾何形狀。這種設計增加了表面積，提高了光線穿透力，并促進了材料內部的營養循環。最終實驗表明，該材料能夠穩定地捕獲二氧化碳長達400天，主要以礦物形式儲存——每克材料可吸收約26毫克二氧化碳。這一性能超越了許多生物方法，甚至可與再生混凝土中的化學礦化作用相媲美，后者每克材料可吸收約7毫克二氧化碳。
 

未來應用及展望
      Tibbitt說：“未來，我們想研究如何將這種材料用作建筑外墻的涂層，以便在建筑的整個生命周期內結合二氧化碳。”下一步，研究人員希望進一步探索將這種材料應用于建筑外墻涂層的可能性，以實現在建筑整個生命周期內持續吸收二氧化碳的目標。這種生物材料的推廣和應用可能對減少大氣中二氧化碳濃度、緩解氣候變化具有重要意義，并有望成為補充現有化學封存方法的環境可持續技術。

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