巴西研究人员用马尾藻研制新型陶瓷粘土
2025-08-29 10:27
来源:圣卡洛斯联邦大学
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巴西研究人员通过在制造过程中添加马尾藻属藻类,成功研制出比土木建筑常用陶瓷粘土更轻的新型陶瓷粘土。

这种材料可用于减轻混凝土重量,改善楼板的热舒适度,并可用于园艺。图片来源:João Adriano Rossignolo/FZEA-USP

马尾藻,又名褐藻,常见于大西洋中部,但大量被冲上加勒比海、美国和巴西北部海滩,造成严重污染。其在海滩堆积,分解时释放的气体会危害人类健康,还会破坏旅游业、渔业和当地生物多样性。

圣保罗大学动物科学与食品工程学院生物系统工程系教授、研究协调人若昂·阿德里亚诺·罗西尼奥洛(João Adriano Rossignolo)称,通常马尾藻被收集后丢弃在垃圾填埋场,无实际用途,因此研究团队决定探索利用海滩上大量生物质的方法。

USP团队与圣卡洛斯联邦大学研究人员合作,测试用藻类制造陶瓷粘土,用于建筑减轻混凝土重量、提升板材热舒适度以及园艺领域。实验样品分别添加20%和40%的马尾藻,同时设置0%马尾藻的对比样品。样品在传统烤箱和微波炉中,以800°C、900°C和1000°C的温度进行成型和烧结,此过程利用热量压实粘土使其固化。

大量褐藻被冲上巴西北部、加勒比海地区和美国的海滩。图片来源:João Adriano Rossignolo/FZEA-USP

材料准备就绪后,研究人员进行了多项测试,评估吸水率、孔隙率和抗压强度等因素,还比较了传统膨胀粘土与添加马尾藻不同配方的生命周期,以此评估产品从原材料提取到最终处置对环境的影响。

研究结果发表在《土木工程材料杂志》上。结果表明,添加马尾藻会降低轻质陶瓷粘土骨料的表观密度,尤其是浓度为40%时效果明显。不过,只有微波炉中烧结的材料能满足所有温度下的强度要求。在生命周期方面,添加马尾藻的版本比传统膨胀粘土更具环保性能。

研究人员得出结论,使用微波烧结马尾藻制成的轻质陶瓷粘土骨料,是缓解海岸藻类破坏的可行替代方案,可减少自然资源消耗,提高能源效率。

此外,该团队还评估了利用藻类生产家具和建筑行业用颗粒板以及纤维水泥砖的可行性,用马尾藻灰代替石灰石。Rossignolo表示,结果令人惊喜,在面板中使用30%的马尾藻,并用其灰烬替代100%的石灰石,结果完全符合现行标准,还提高了材料的耐久性和机械性能。

更多信息:Gabriela Pitolli Lyra 等人,《微波炉烧结轻质陶瓷粘土骨料与马尾藻属颗粒的生命周期评估》,《土木工程材料杂志》(2025 年)

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