加固力更強 修復文物保留原色 工業廢料變再生水泥

水泥是建築不可或缺的材料，但傳統水泥的製作過程需要在攝氏逾1,000度的高溫下進行，產生大量二氧化碳。新加坡南洋理工大學的科學團隊以創新方法，利用電石渣等工業廢料製造生物水泥，且可在室溫下進行生產，毋須燃燒任何東西，是一個更環保、能源需求更少的過程。

率領團隊的土木與環境工程學院院長Chu Jian表示，生物水泥是一種可再生形式的水泥，通常利用細菌形成硬化反應，將土壤結合成固體塊。團隊採用兩種常見的工業廢料︰工業電石渣和尿素，來製造生物水泥。

首先，研究團隊利用液體酸處理電石渣，產生可溶性鈣。尿素被添加到可溶性鈣中，形成一種膠結溶液。接着將細菌培養物添加到膠結溶液中，而細菌就會分解溶液中的尿素，形成碳酸鹽離子。

碳酸鹽離子在「微生物誘導碳酸鈣沉澱」（MICP）的過程中，與可溶性鈣離子產生化學反應，從而形成碳酸鈣。碳酸鈣是一種堅硬的固體材料，自然存在於白堊岩、石灰石和大理石之中。

毋須開採石灰石 保護生態

當MICP發生在土壤或沙子時，產生的碳酸鈣會將土壤或沙子顆粒黏合在一起，填充它們之間的孔隙，大幅減少水份通過材料的滲漏，從而形成堅固、結實和不透水的生物水泥塊。同樣過程也可用在岩石縫隙上，故這種生物水泥可用來修復岩石雕刻和雕像。

電石渣是常見工業廢料，但它卻是生產生物水泥的良好原料。團隊的博士研究員Yang Yang指︰「通過從電石渣中提取鈣，使水泥生產過程更加可持續，因我們不再需要使用傳統水泥的材料，例如從山上開採的石灰石等。」

Yang Yang稱若生物水泥的生產能擴大到傳統水泥製造的水平，那麼與傳統水泥相比，其生產的總體成本將更低，這將使生物水泥成為更環保和更便宜的水泥替代品。使用生物水泥加固的土壤具有高達1.7兆帕（MPa）的無約束壓縮強度，這比使用等量水泥處理的相同土壤的強度更高。

生物水泥的另一優勢是由於細菌培養物和膠結液都是無色，所以當應用於土壤、沙子或岩石時，它們的原始顏色會被保留下來，非常適合用來修復破裂的文物縫隙。

水藻光合作用 為處理器供電半年

英國劍橋大學有研究人員以水藻作媒介製作動力系統，透過光合作用原理成功為微型處理器供電超過6個月。

水藻是名為「集胞藻」的無毒藻類，通過光合作用從陽光中獲取能量，並產生電流與一個鋁電極相互作用，為一個微型處理器供電。

系統使用廉價可回收材料，研究人員認為這在偏遠地區非常有用。另由於藻類在沒光下也會進行處理食物的過程，因此在即使陽光不足的極地嚴寒冬季，系統仍能發電。

記者：陳卓賢

美術：鄧建威