生物技術和材料科學的進步正在開啟新的材料機遇，有可能從根本上改變建筑環(huán)境和自然界之間的聯(lián)系。建筑材料和施工占溫室氣體排放的 11%。AEC 行業(yè)可以在接下來的時間里為遏制氣候變化做出貢獻，而對普通建筑材料的重新評估是其中最關鍵的步驟之一。生物工程材料，可以生長、產生能量、自我修復，是生物學和材料科學的下一個前沿領域，有可能是通往一種新的建筑的道路。盡管這些領域的創(chuàng)新離主流商業(yè)用途還很遠，但它有望極大地改變建筑環(huán)境的形象。

用于建筑環(huán)境的活體材料是一個迅速擴大的研究領域，為一系列廣泛的目標服務，從減少碳足跡、優(yōu)化資源利用、開發(fā)創(chuàng)新特性到加強碳封存。位于設計、材料科學、化學和生物工程的交叉點，活體建筑材料（LBMs）含有微生物并顯示出生物特性。下面的研究展示了 LBMs 如何改變建筑業(yè)的材料。

在科羅拉多大學博爾德分校（Universityof Colorado Boulder），活體材料實驗室研究了一種新的不含水泥的活體建筑材料，與混凝土不同，它完全可以回收。該團隊使用藍細菌，類似于藻類的綠色微生物，利用二氧化碳和陽光來生長，并制造了一種有助于封存二氧化碳的生物水泥。利用細菌的指數(shù)式增長，研究人員培育出了構件，展示了一種新的潛在制造方法。這項技術在現(xiàn)實生活中的應用已經到來，例如，一些公司正在通過在其產品中加入生物水泥來推動這些增強材料的采用。

菌絲體是另一個可以種植的建筑材料的多產探究領域，因為基于菌絲體的材料具有良好的絕緣性能，是阻燃劑，不產生有毒氣體。2014 年，The Living 公司創(chuàng)造了 Hy-Fi，這是第一個由菌絲體磚塊制成的大型結構，可以在 5 天內生長。在美國宇航局，基于菌絲體的材料經調查是宇宙建筑的可行選擇，正是因為在需要將運輸材料的體積降到最低的情況下，有可能在現(xiàn)場種植這些材料。

由于混凝土占全球碳排放的近 9%，許多研究工作的重點是尋找傳統(tǒng)混凝土的替代品，重新思考其生產過程或尋找減少需求的解決方案。在伍斯特理工學院（Worcester Polytechnic Institute），研究人員已經開發(fā)出一種自我修復的混凝土，使用一種酶將大氣中的二氧化碳轉化為碳酸鈣晶體，密封毫米級的裂縫并防止材料進一步損壞。與使用細菌進行的自我修復混凝土的實驗不同，這個過程更快，而且不會帶來任何安全問題。

建筑環(huán)境中的生物技術中心是一個研究項目，匯集了諾森比亞大學（Northumbria University）的生物科學家和紐卡斯爾大學(NewcastleUniversity)的建筑師、設計師和工程師，致力于開發(fā)生物技術，以幫助創(chuàng)造對環(huán)境有回應的建筑。研究的重點是生產活的工程材料，這些材料將代謝它們的廢物，幫助減少污染，使建筑過程更加有效，甚至產生能量。為了測試建筑規(guī)模的研究結果，該研究計劃在紐卡斯爾大學校園內建造了一個實驗性結構，這將有助于復制一種家庭空間。在 OME 內，研究人員將對材料進行實驗，開發(fā)將家庭廢物轉化為熱量和能源的過程，測試新的外墻系統(tǒng)，并影響建筑的微生物環(huán)境。

北卡羅來納大學夏洛特分校（Universityof North Carolina Charlotte）的綜合設計研究實驗室開發(fā)了一個適應性強的微藻外墻系統(tǒng)，通過集成的光生物反應器改善室內空氣質量并生產可再生能源。通過生物變色窗，空氣被引入立面系統(tǒng)內，海藻產生的氧氣被引入建筑的 HVAC 系統(tǒng)。新鮮的水藻被定期引入系統(tǒng)，而含碳的水藻則沉在底部，被轉移到一個將其轉化為生物燃料的組件中。該系統(tǒng)已被調整和開發(fā)為商業(yè)用途。

這些來自各研究領域的幾個例子描繪了一個可持續(xù)建筑材料行業(yè)的全面形象。進一步說，需要更多的研究來評估安全和生物污染等問題。此外，這些新材料還必須贏得公眾輿論的支持，因為公眾通常不愿意接受細菌世界。工程生物材料領域仍處于早期階段，從實驗室研究到商業(yè)可行性還有很長的路要走。然而，這項研究開辟了通往新材料世界和建筑可持續(xù)發(fā)展新水平的道路。

譯者：裘威