生物基建材“整装待发”：从瓦大实验室到阿姆斯特丹的实际应用

采用生物基材料和再生建筑材料可以为实现气候减缓目标做出重大贡献。大麻、亚麻、香蒲或树木等生物质会在生长过程中捕获二氧化碳。反之，由这些生物质制成的生物基建筑材料可以将二氧化碳长期储存起来。这样就会使得钢铁和混凝土行业的生产过程更加可持续，并产生巨大影响。

需要进行彻底的改变

我们应该大规模生产生物基和可循环材料，以便使住宅和基础建设所使用的建材都能向更可持续的方向发展，而这需要进行彻底的改变。瓦大生物基建筑业务发展经理Arjen van Kampen表示，“我们正设法替换在生产过程中需要耗费大量能源和资源的建筑材料，如水泥、柏油，以及高层建筑所需的高端材料。目前我们在这一领域开展了多个研究项目，AMS研究所在项目实施中扮演着关键角色。”这一合作研究组织由瓦赫宁根大学及研究中心、代尔夫特理工大学和麻省理工学院共同创建，并与阿姆斯特丹市密切合作，进而形成了紧密的合作伙伴关系。

阿姆斯特丹市一直致力于建筑创新，并已承诺与科学界和商业界合作，在10%的公共设施建设中应用创新方法和技术。AMS研究所的城区循环计划开发人员Joppe van Driel说，“我们正密切关注瓦大的技术发展，我们可以通过这些技术向合作伙伴和城市提供具有创新应用价值的材料和方法。我们在公共设施建设中对这些技术进行测试和监测，以便评估是否有可能扩大应用规模。通过这一过程，我们实现了科学与实践的有机结合。”

在实现气候和减排目标方面，没有时间可以浪费，记住这一点很重要。Van Driel说，“到2030年，阿姆斯特丹的二氧化碳排放量必须减少55%。建筑对排放和原材料的影响是巨大的。我们需要制定适宜的公共政策，以便能够实现这一目标。基础设施建设部门至关重要，这些部门可以起到决定性的作用。这就是为什么我们正在与Rijkwaterstaat（编者注：基础设施和水管理部的执行部门）等主要伙伴合作的原因。这使得我们对市场需求的反应具有确定性，可以进行投资并扩大规模，这样我们就可以超额完成在10%的公共设施建设中应用创新方法和技术的目标。”

三个不同的项目

在瓦大和AMS研究所的一个联合项目中，研究人员正在探究如何使用生物基添加剂回收水泥。使用过的水泥必须重新活化，才能重新用作混凝土中的粘合剂，但目前很少有人这么做，大部分都是选择用新的水泥。Van Kampen说：“目前我们正在实验室里研究如何对生物聚合物进行改性，使其与水泥中的钙结合，而且这些生物聚合物在水泥再次使用时会自行释放，这一过程是在低温的水中进行的。水泥生产需要1000摄氏度以上的高温，这需要消耗大量能量，并产生大量二氧化碳。而通过低温下重新活化旧水泥，我们可以回收更多的水泥，同时通过避免生产新水泥来节约原材料和能源、减少二氧化碳排放。” 对这些生物聚合物的初步研究结果令人鼓舞。在项目的下一阶段，研究人员计划生产混凝土瓷砖，并在阿姆斯特丹地区进行测试。生物聚合物可从工业残余废物流中获得。Van Driel认为最好是在区域层面将混凝土制造商与这些残余废物流的供应商联系起来，“这样可以缩短生产链。”

瓦大和AMS研究所的另一个合作项目是研究确定有多少可用的，或具备相关潜质的生物基材料，以实现阿姆斯特丹的无排放高层建筑的建设目标。这涉及木材类的承重材料，以及用于板材和绝缘材料的大麻、象草和亚麻等纤维植物。Van Kampen说，“我们需要多大面积来种植这些植物？在荷兰，什么地方有可能种植？我们需要进口多少？” 现在有了一个好的开端，众议院已经发起了促进在农业土地上种植纤维作物的议案。Van Driel说，“现在为了饲养奶牛，农场主通常会将沼泽地和更湿润草地的水排干。在这个过程中，二氧化碳会释放出来，奶牛也会产生甲烷。其实我们可以在这些湿地上种植香蒲之类的植物，这对土地和生物多样性都有好处。这也不是什么新鲜事，几个世纪以前，大面积的荷兰湿地就被用来种植纤维作物。”

多年来瓦大一直致力于研发和测试生物基柏油。在与AMS研究所的第三个合作项目中，瓦大又往前迈了一大步。现在有大约30个公共设施测试区，如采用了50%生物基材料的自行车道。Van Kampen说，“在这些试验路段，我们用木质素（木材中的天然生物基粘合剂）替代了柏油中一半的石油基沥青。生产沥青会排放大量的二氧化碳，而木材中的木质素实际上会吸收二氧化碳，并可以在沥青中储存更长时间。我们正在争取采用100%的生物基柏油，同时努力开发更好的监测系统，以便收集更多的试验数据。我们已经针对这一主题向荷兰国家发展基金提交了一份项目申请。测试结束后，将会出现许多实际应用方面的问题，比如，需要什么机械？现有的柏油可以重复使用吗？柏油也可以在低温下混合吗？在生产方面，关注生物基材料是最好的选择，但我们也必须考虑回收的可能性。”

双向道

得益于AMS研究所、瓦大和阿姆斯特丹市之间的有效合作，生物基建筑领域的新创新项目迅速搭建起来，以弥补实验室和实际应用之间的差距。AMS研究所在实验过程中遇到的需求（“市场拉动”），以及瓦大生物技术开发带来的技术驱动机遇（“技术推动”）促进了项目的立项和实施。
这就是为什么这些项目起到了“双向道”作用的原因。Van Kampen说，“AMS研究所对于瓦大来说，就像城市中的观景台，反之亦然。在阿姆斯特丹，我们都正致力于应对与社会相关的建筑挑战。我们与AMS研究所的短线沟通非常好，我们协同合作，将生物基建筑创新推向市场。”