一家独特的生物技术初创公司bioMason已开发出一种仅用细菌和自然材料种植砖块的方法。bioMason凭借其开发的一种利用微生物来生长材料的方法，最近在“从摇篮到摇篮产品创新挑战赛”中获得第一名。

BioMASON公司开发了一种将沙子和土壤变成耐用的坚硬表面的技术。工程师将沙子倒入砖模中，并向混合物中添加细菌。添加富含营养的水来喂养细菌并使其生长。细菌会产生碳酸钙晶体，将沙粒粘合在一起，从而形成可用于建筑的耐用砖。 

四种传统建筑材料-混凝土，玻璃，钢铁和木材-都包含显著的内含能量，并且严重依赖有限的自然资源。替代他们的可能方案是高强度天然生物水泥（例如珊瑚），这种材料 “不会对周围环境造成负面影响。”

迄今为止，混凝土是全世界使用最广泛的建筑材料。但是，根据国际智囊团查塔姆·豪斯（Chatham House）的说法，它也是造成全球8％的二氧化碳排放量的直接原因。生产水泥除了需要燃烧化石燃料来进行材料的加热过程以及开采原材料外，还需要化学反应，该反应会释放出二氧化碳。据估计，水泥行业需要在2030年前将其年排放量减少16％，才能实现《巴黎气候协定》的减排目标。 

那么，如果我们能创造一种可以完全替代水泥的有生命的建筑材料怎么办？那可能是一个非常现实的选择。

美国科罗拉多大学波尔得分校（CU-Boulder）的研究人员使用沙子，水和细菌，开发了一种替代建筑材料，该建筑材料在此过程中几乎不产生二氧化碳，也不需要捕获二氧化碳的能量。 

“从二氧化碳中生长而不是排放出来的东西特别令人兴奋，”结构工程师兼CU-Boulder教授，大学生命材料实验室负责人Wil Scrubar说。  

有一些绿色建筑标准计划和计划可以促进使用由生物物质制成的可持续材料的使用，但是Srubar说，这项新技术使这一概念更进一步。 

“细菌提供了精确的环境，与营养素，氮和钙源一起形成，可在环境温度下形成天然水泥，只需不到五天的时间即可生产出预制材料。” bioMason创建了一种市场可行的模型，该模型涉及授权现有的砖石制造商。生物水泥的投入物廉价，全球丰富，可以从废物副产品中获取。该材料不是在燃料密集型熔炉中铸造，而是在环境温度下生长。用于输送胶结剂的水成分在闭环系统中循环使用，并在制造过程中重复使用。此外，由于生物水泥的形成与波特兰基水泥的结晶过程不同，因此“最近的海水测试成功了”。

正如科罗拉多大学的生物化学助理教授Jeffrey Cameron最初所建议的，这一切都始于小型的蓝藻细菌培养。卡梅伦是1月15日发表在《物质》杂志上的一项研究的合著者。Srubar说，这项研究是CU-Boulder跨学科研究的产物，汇集了从结构工程到生物化学再到微生物学的各种学科。 

为了制造砖块，蓝藻在阳光，二氧化碳，一些水和养分下生长。然后，研究小组将一些沙子和一些明胶混合在一起，然后升高温度，所有这些都会产生碳酸钙-水泥中的主要成分之一。 

“在此过程中，细菌在生长，它们在繁殖，它们在制造释放到系统中的矿物质，这有助于将所有物质粘合在一起，然后我们可以将其倒入任何形状，” Srubar说。 但这并不意味着如果用新材料建造的房屋将在一夜之间变成摩天大楼。一旦材料在模具中形成所需的形状，研究人员就可以降低温度并使之脱水，从而使材料凝结在一起并停止生长。 

“因此，您可以想像就像将剩菜放入冰箱一样，当我们冷却砖块内部的细菌培养物时，细菌就会停止作用。它们的复制速度不如高温下复制速度快。”他说。“然后，特别是当我们将其干燥时，细菌的代谢受到的抑制甚至比这还要大。”

然而，细菌仍然存活，从而使研究从本质上“复活”了一块砖，并开始了整个繁殖过程。而且，可以使用相同的过程来修复裂缝。Scurbar说，所需要的只是一点点水，更多的沙子和热量，细菌才能重新开始生长。

他说：“我们绝对了解细菌，我们控制它们，只有在需要时才触发生长阶段。” 

斯鲁巴说，这项研究是由美国国防部资助的，其动机是寻找一种方法来在沙漠之类的地方建造似乎没有的东西。“他们对在这些环境中部署军事设施感兴趣。” 

但是，该技术还可以用于其他“资源稀缺的环境”，例如火星。他说：“当我们谈论其他星球上的人类住区时，我认为我们不会随身携带水泥袋。” “我认为我们实际上将带来生物学。” 

Srubar说，但是在将其发送到太空之前，由于大多数室内环境都可以控制湿度，因此这种材料最好在内部使用-用于隔热，固化地基或地板。它最终也可以代替砖，但这需要一些保护它免受元素破坏的东西，例如粉刷外墙。 

美国空军计划利用细菌砖修复跑道 

美国空军的飞机有一天可能会在茫茫荒野中从飞机场起飞并着陆，这些飞机场是由细菌滋生的跑道。

就像将受害者变成石头的神话怪物一样，美国空军的美杜莎计划（Project Medusa）试图将易于采购的材料变成平坦坚固的飞机表面。

bioMASON的一名员工对细菌进行喂食，以硬化位于北卡罗来纳州达勒姆市的Medusa项目2,500平方英尺原型的表面。

传统上，美国空军依靠工程师来建造跑道。今天，该任务由该服务的快速工程师可部署重型操作修理中队工程师（RED HORSE）重型建筑中队来处理。但是工程工作需要重型机械，包括水泥搅拌机，建筑材料和施工人员。所有这些东西都需要用卡车运输或运到施工现场，这在枪战中增加了后勤负担。

生物制造可以大大减少建设空军基地设施所需的人员和设备。最终的原型甚至使用局部污垢而不是混凝土混合物来产生硬化表面。在未来的冲突中，敌人可能会发现自己受到美军在以前未知的飞机场之外行动的攻击，这全归功于肉眼看不见的微小生物。