12 月 6 日消息，美国伍斯特理工学院（WPI）的科研团队开发出了一种能够吸收二氧化碳、并具备可回收特性的全新建筑材料，为减碳型建筑带来了新的可能性。
该材料名为“酶促结构材料”（Enzymatic Structural Material，ESM），通过低能耗、生物启发式工艺制成，可在数小时内固化成型，并具备强度可调、可循环利用等特性。相关成果已于 12 月 3 日发表在《Matter》上。
研究由 WPI 土木、环境与建筑工程系负责人 Nima Rahbar 教授领导。团队使用一种可将二氧化碳转化为固态矿物颗粒的酶，再使这些颗粒在温和条件下结合并固化，从而形成结构材料。
与传统混凝土相比，ESM 的固化速度显著提升，而碳排放量则大幅降低。传统混凝土生产需要超过 1450°C 的高温烧制熟料，并需数周才能完全固化，其制造过程占全球 CO₂ 排放量的近 8%。
研究人员表示，生产 1 立方米的 ESM 可固碳超过 6 千克，而同等体积的传统混凝土约排放 330 千克 CO₂。除了碳排放差异，ESM 的快速成型、可调强度、可回收性与可修复性，使其具备在墙体板材、屋面结构以及模块化建材等领域的应用潜力，其可修复性也有助于降低维护带来的长期浪费。
在全球建筑领域寻求低碳材料的背景下，研究团队指出，人类依赖混凝土的方式亟需改变。现有替代策略如粉煤灰、硅灰等掺合料、低碳燃料或碳捕获技术在原料供应、成本与性能上存在限制；微生物诱导碳酸钙沉积（MICP）等方案也因环境影响与复杂性而受限。竹材、真菌和其他生物材料尽管受到关注，但仍未达到工程强度与耐久性要求。
此次研究展示的 ESM 采用新型工艺，通过形成毛细悬浮液并经热固化，构建出稳定的疏水碳骨架微结构，可在最佳孔隙率下结合砂粒并固定酶生成的碳酸钙，从而提升材料的耐水性、抗压性能与结构成型能力。这些特性使 ESM 相较现有生物基建筑材料拥有更高的表现，并显著降低整体碳排放。
研究团队认为，ESM 的轻质、快速成型与低能耗特征，未来可应用于灾后救援、经济型住房、气候韧性基础设施等场景，也契合循环制造与全球减碳目标。尽管仍需进一步测试与规模化验证，该技术已向“碳负性建筑”迈出重要一步，不仅减少排放，更在生产阶段主动吸收环境中的二氧化碳。
附论文地址：
https://doi.org/10.1016/j.matt.2025.102564
