石灰石是水泥的一种关键成分，但将其添加到混合物中是非常耗能的。它首先需要从地球上提取，然后粉碎，在极高的温度下烘烤和处理，这涉及到燃烧大量的化石燃料，也会因此释放储存的碳。科学家们通过用废弃的粘土或火山岩替代石灰石，在更可持续的方法上取得了有希望的进展，但最新的进展是通过2017年在泰国的一次浮潜旅行取得的。
材料科学家Wil Srubar在参观该地区的珊瑚礁时，从这些结构由碳酸钙自然形成的方式中获得了灵感，碳酸钙是石灰石的一种关键成分。他想知道是否可以利用这一自然过程，以更环保的方式生产这种材料，这使他和他的团队找到了一种叫做颗石藻的微型藻类。
这些微小的生物通过光合作用自然地封存和储存二氧化碳，利用阳光和海水，以比珊瑚礁更快的速度将其转化为碳酸钙。它们还生活在温水、冷水、咸水和淡水中，这预示着在全球范围内培养它们的潜力。
“在表面上，它们创造了这些非常复杂、美丽的碳酸钙外壳，”Srubar说。“这基本上是包围着细胞的石灰石‘盔甲’。”
该研究小组用颗石藻生产生物生长的石灰石，这些石灰石被用来替代采石的石灰石，以制造对环境影响更小的混凝土。Srubar说，这些 “看起来、感觉和行为与混凝土完全一样”，但用于制造混凝土的水泥是净碳中性的，甚至是负碳的，因为相关的二氧化碳排放量低于微藻类所捕获的数量。
“这对我们的团队来说是一个非常激动人心的时刻，”Srubar说。“对于这个行业来说，现在是解决这个非常邪恶的问题的时候了。我们相信，对于水泥和混凝土行业解决其碳问题，我们有一个最好的解决方案，如果不是最好的解决方案的话。”
Srubar和他的团队刚刚从美国能源部获得了一笔320万美元的拨款，用于继续开发这项技术，并研究扩大基于生物石灰石的水泥生产规模的方法。
科学家们计算出需要1-2万英亩的露天池塘来培养足够的微藻以满足美国的水泥需求，他们指出这仅仅是用于种植玉米的土地的百分之一。他们说，在全球范围内应用这项技术，每年可以减少20亿千兆吨的二氧化碳排放。也许最令人鼓舞的是，这种生物石灰石被描述为与目前的水泥生产工艺 “即插即用”，而且理论上可以在一夜之间迅速实施。
Srubar说：“我们看到了一个世界，其中使用我们所知道的混凝土是一个治愈地球的机制。我们今天有工具和技术来做到这一点。”