科技日報記者 張佳欣

據(jù)最新一期《自然·通訊》雜志報道，瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的跨學(xué)科研究團(tuán)隊(duì)將光合細(xì)菌藍(lán)藻穩(wěn)定地包裹進(jìn)一種可3D打印的水凝膠中，研制出一種能夠生長、具有活性的材料，可在陽光和人工海水中自行生長，并主動從空氣中移除二氧化碳。

這種材料具備雙重固碳能力，不僅能將藍(lán)藻生長過程中吸收的二氧化碳固定，還能以礦物形式儲存二氧化碳。研究團(tuán)隊(duì)表示，這項(xiàng)跨學(xué)科的合作將微生物的代謝功能引入建筑材料，構(gòu)建出一種“活的碳匯”，為綠色建筑和碳捕集技術(shù)帶來新可能。

藍(lán)藻具有極高的光合效率，哪怕是微弱的光照，也能利用水和二氧化碳制造生物質(zhì)。與此同時，光合作用還會改變細(xì)胞外的化學(xué)環(huán)境，使得碳酸鹽（如石灰）等固體礦物沉淀生成。這些礦物是另一種形式的碳匯，相較于生物質(zhì)，其儲碳更加穩(wěn)定。

利用藍(lán)藻是天然的“筑造者”這一特性，研究團(tuán)隊(duì)意外發(fā)現(xiàn)，這些礦物會沉積在材料內(nèi)部，從而增強(qiáng)其機(jī)械強(qiáng)度。也就是說，藍(lán)藻通過逐步“硬化”原本柔軟的結(jié)構(gòu)，為材料帶來了自我強(qiáng)化的能力。

包裹藍(lán)藻細(xì)胞的基礎(chǔ)材料是一種高含水量的水凝膠。既能傳導(dǎo)光線和營養(yǎng)，又讓藍(lán)藻均勻分布其中。為了讓藍(lán)藻盡可能長久地存活并高效運(yùn)作，研究團(tuán)隊(duì)還利用3D打印優(yōu)化了結(jié)構(gòu)幾何，提高表面積，增加了光照穿透力，同時促進(jìn)了營養(yǎng)流動。

實(shí)驗(yàn)顯示，這種材料在長達(dá)400天的時間里持續(xù)捕獲二氧化碳，其中大部分以礦物形式儲存下來，每克材料平均固碳約26毫克，遠(yuǎn)高于許多傳統(tǒng)的生物方案，同時也可與循環(huán)混凝土的礦化處理效果媲美（約7毫克/克）。實(shí)驗(yàn)還證實(shí)，這些被包裹的藍(lán)藻在材料中持續(xù)高效運(yùn)作了一年以上。