生物技术和材料科学的进步正在开启新的材料机遇，有可能从根本上改变建筑环境和自然界之间的联系。建筑材料和施工占温室气体排放的 11%。AEC 行业可以在接下来的时间里为遏制气候变化做出贡献，而对普通建筑材料的重新评估是其中最关键的步骤之一。生物工程材料，可以生长、产生能量、自我修复，是生物学和材料科学的下一个前沿领域，有可能是通往一种新的建筑的道路。尽管这些领域的创新离主流商业用途还很远，但它有望极大地改变建筑环境的形象。

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用于建筑环境的活体材料是一个迅速扩大的研究领域，为一系列广泛的目标服务，从减少碳足迹、优化资源利用、开发创新特性到加强碳封存。位于设计、材料科学、化学和生物工程的交叉点，活体建筑材料（LBMs）含有微生物并显示出生物特性。下面的研究展示了 LBMs 如何改变建筑业的材料。

用有机增长代替传统制造

在科罗拉多大学博尔德分校（Universityof Colorado Boulder），活体材料实验室研究了一种新的不含水泥的活体建筑材料，与混凝土不同，它完全可以回收。该团队使用蓝细菌，类似于藻类的绿色微生物，利用二氧化碳和阳光来生长，并制造了一种有助于封存二氧化碳的生物水泥。利用细菌的指数式增长，研究人员培育出了构件，展示了一种新的潜在制造方法。这项技术在现实生活中的应用已经到来，例如，一些公司正在通过在其产品中加入生物水泥来推动这些增强材料的采用。

'Hy-Fi' deisgned / The Living © Andrew Nunes

菌丝体是另一个可以种植的建筑材料的多产探究领域，因为基于菌丝体的材料具有良好的绝缘性能，是阻燃剂，不产生有毒气体。2014 年，The Living 公司创造了 Hy-Fi，这是第一个由菌丝体砖块制成的大型结构，可以在 5 天内生长。在美国宇航局，基于菌丝体的材料经调查是宇宙建筑的可行选择，正是因为在需要将运输材料的体积降到最低的情况下，有可能在现场种植这些材料。

利用自我修复材料减少消耗

由于混凝土占全球碳排放的近 9%，许多研究工作的重点是寻找传统混凝土的替代品，重新思考其生产过程或寻找减少需求的解决方案。在伍斯特理工学院（Worcester Polytechnic Institute），研究人员已经开发出一种自我修复的混凝土，使用一种酶将大气中的二氧化碳转化为碳酸钙晶体，密封毫米级的裂缝并防止材料进一步损坏。与使用细菌进行的自我修复混凝土的实验不同，这个过程更快，而且不会带来任何安全问题。

实际测试和建筑相关应用

建筑环境中的生物技术中心是一个研究项目，汇集了诺森比亚大学（Northumbria University）的生物科学家和纽卡斯尔大学(NewcastleUniversity)的建筑师、设计师和工程师，致力于开发生物技术，以帮助创造对环境有回应的建筑。研究的重点是生产活的工程材料，这些材料将代谢它们的废物，帮助减少污染，使建筑过程更加有效，甚至产生能量。为了测试建筑规模的研究结果，该研究计划在纽卡斯尔大学校园内建造了一个实验性结构，这将有助于复制一种家庭空间。在 OME 内，研究人员将对材料进行实验，开发将家庭废物转化为热量和能源的过程，测试新的外墙系统，并影响建筑的微生物环境。

OME 是一个可以测试生物技术的实验性建筑。 © Assia Stefanova

北卡罗来纳大学夏洛特分校（Universityof North Carolina Charlotte）的综合设计研究实验室开发了一个适应性强的微藻外墙系统，通过集成的光生物反应器改善室内空气质量并生产可再生能源。通过生物变色窗，空气被引入立面系统内，海藻产生的氧气被引入建筑的 HVAC 系统。新鲜的水藻被定期引入系统，而含碳的水藻则沉在底部，被转移到一个将其转化为生物燃料的组件中。该系统已被调整和开发为商业用途。

AirBubble 操场 / ecoLogicStudio - 生物反应器过滤操场内的空气 © Maja Wirkus

这些来自各研究领域的几个例子描绘了一个可持续建筑材料行业的全面形象。进一步说，需要更多的研究来评估安全和生物污染等问题。此外，这些新材料还必须赢得公众舆论的支持，因为公众通常不愿意接受细菌世界。工程生物材料领域仍处于早期阶段，从实验室研究到商业可行性还有很长的路要走。然而，这项研究开辟了通往新材料世界和建筑可持续发展新水平的道路。