生物材料及其在建築業中的地位

The term biomaterials is used to describe building materials derived from living organisms including plants, animals and fungi. Increasing knowledge about microbiology and synthetic biology techniques is now allowing innovative biomaterials to enter the market.

With the construction industry responsible for 40% of global CO2 emissions, responsibility falls on the industry to make dramatic changes to improve its sustainability. New biomaterials are being created using waste products and microbes to solve these ecological problems, with timber or plant-based materials being net carbon sinks. 正在探索用於建築行業的生物材料多種多樣，每種材料都旨在解決行業內的不同問題。

生物材料有潛力為建築材料提供 有以下好處：

• 從大氣二氧化碳中提取的碳的捕獲和儲存₂ 透過最近的光合作用
• 永續生產，如每年種植作物或收穫週期較長的森林。
• 壽命結束時的生物降解性。 （厭氧消化池內的受控腐爛會產生有機肥料和生物甲烷來提供能量）
• 熱膨脹線性係數低或幾乎為零
• 透過細胞內水的相變來控制封閉空間的溫度和濕度的性質
• 高蒸汽擴散率和“Fickian”蒸汽擴散
• 通常比熱容較高
• 低熱擴散率
• 通常具有良好的性能重量比
• 較低的體現能量。 

混凝土－還有更好的選擇嗎？

可以說，建築業最常用的材料也是最不可持續的材料之一。混凝土作為大多數基礎設施的支柱，產生的碳數量驚人。估計大約 生產混凝土10億噸 每年，水泥（混凝土的主要成分）佔年均消耗量的 8% 碳排放量 遍布世界各地，消耗了全球約 10% 的飲用水， 根據多西爾的說法。

雖然混凝土和水泥不是 可持續材料, the construction industry is not going to stop using it over night. To address this fact, there are many companies who are designing and producing alternatives to traditional Portland-based cement, in an attempt to reduce its impact on the environment.

這樣的公司之一是 蛇怪，他們正在透過將特殊的石灰石生產細菌嵌入混凝土中，將「可修復混凝土」推向市場。當細菌與水接觸時，例如當水分進入裂縫時，孢子被激活，導致微生物生長。細菌孢子是 耐寒的極端微生物，能夠在混凝土內承受多年的炎熱、乾旱和寒冷。

透過延長混凝土的使用壽命，Basilisk 可以減少混凝土的總用量，從而使材料更具可持續性。儘管自修復混凝土的初始成本較高，但 Green Basilisk 正在努力讓業界相信，長期節省的維護費用是值得的。

「我們可以將增強材料的收縮率減少高達 50%。這意味著如果我們在混凝土混合物中添加 30 公斤蛇怪，每立方米就可以節省高達 XNUMX 公斤的燃料。 該公司行銷和客戶經理馬克布蘭茨 (Marc Brants) 說。 

另一家公司是 生物石匠, a US-based company that grows cement through a biological process with a low carbon footprint. Their biocement technology grows in ambient temperatures, building with carbon and calcium to create controlled, structural cement. Where Portland cement is a calcium-silicate hydrate material that originally comes from liberating carbon from limestone through intensive heating, emitting carbon dioxide as a byproduct. Biomason“生物水泥” 是這個過程的逆轉，其中碳和鈣結合產生生物形成的石灰石材料。這意味著他們的過程不需要高熱和化石燃料，並且他們的材料使用碳作為構建塊。

菌絲體

菌絲體構成蘑菇根結構的一部分，也以多種方式探索在建築領域的應用。

生物歐姆是一家英國公司，目前正在開發一種基於菌絲體的隔熱板。菌絲體的一個主要優點是它可以在廢棄農產品上生長並且可生物降解。它還含有甲殼素，這是一種天然阻燃劑。

「我們正在研究的是建立在這種循環概念的基礎上……如果我們要收回材料，我們可以將其分解，然後在我們生長菌絲體窗格時將其放回生長過程中。這也是我們正在嘗試的事情。

倫敦實踐 爆炸工作室 開發了一種利用活體進行 3D 列印的方法 菌絲 並用它形成一個可以收穫的柱子 蘑菇 在用作結構建築元素之前。該柱的建造方法是將菌絲體與從倫敦各地收集的廢咖啡杯原料混合，然後將其送入定制的冷擠壓機，類似於粘土 3D 打印所用的擠壓機。 爆炸工作室 正在努力擴大列印技術的規模 亭子 未來，它希望建造整棟建築。 共同創辦人保拉·加努塞賽d this could effectively allow cities to grow 建築 吸收自身產生的廢物，同時為居民提供食物。

麻

達希爾沙阿 (Darshil Shah) 出演過 建設性聲音播客第 15 集， 使用大麻作為生物材料。 大麻捕獲大氣碳的效率是大麻的兩倍 作為森林，同時提供負碳生物材料，大量研究估計大麻是最好的二氧化碳轉化為生物質的轉換器之一。工業大麻吸收之間 8 至 15 噸二氧化碳 每公頃種植面積。這種快速生長的植物已經生長了數千年，其纖維傳統上用於製造繩索、紡織品和紙張。如今，它越來越多地用於製造生物塑膠、建築材料和生物燃料。

在接受記者採訪時 dezeen，沙阿 說：

“形成莖外部的堅固、堅硬的纖維可用於生產生物塑料產品，包括汽車零件，甚至風力渦輪機葉片和覆層板”

達希爾·沙阿

「透過大麻生物塑膠覆層板，我們發現它們是鋁、瀝青塑膠和鍍鋅鋼板的合適替代品，其生產過程中僅需要 15% 至 60% 的能源。”碎片是莖的木質內部部分，可用於製造“大麻混凝土”，一種非承重牆填充和絕緣材料。

大麻也正在作為建築材料進行研究 倫斯勒理工學院 在美國，他們發明了一種用大麻製成的鋼筋的替代品。他們聲稱它不僅會減少碳排放量，還可以避免腐蝕問題。

Steel is subject to corrosion and rusting, particularly in structures such as bridges, roads, seawalls and buildings and areas with in environments with high salt concentration, which significantly reduces its lifespan. In highly corrosive environments, lass fibre reinforced polymer (GFRP) rebar are often used instead, which has a high environmental impact.

如果腐蝕不再是因素，團隊 倫斯勒理工學院 相信鋼筋的使用壽命 比現在多三倍。 因此，使用壽命的延長將進一步減少碳排放。

雖然他們的大麻鋼筋現在是現有產品的可行替代品，但他們預計，隨著萃取過程的完善和纖維植物的培育，該技術在未來會變得更加高效。

儘管人們對開髮用於建築的新型生物材料感興趣已經有一段時間了，但建築業是保守的並且嚴重受價格驅動，這意味著接受度一直很慢。然而，消費者對永續發展的需求不斷增長，提高了人們對這些創新的興趣，從而為建築材料帶來了更具競爭力的環境。了解有關本主題中的創新和實踐的更多信息 永續發展培訓 點擊此處。

您將在您的專案中開始使用下列哪些材料？