拆房产生的混凝土碎块,能变成种花养草的“沃土”吗?传统答案往往是“不能”——再生混凝土骨料(RCA,即建筑废料破碎后制成的“再生石子”)因为肥力差、保水保肥能力弱,植物很难在里面存活。但我国科研团队最新研究发现,往RCA里加一种“黑色粉末”(生物炭),能让它变成细菌的“宜居社区”,1年后植物存活率提升60%,酶活性提高两倍!近日,中国科学院广州能源研究所团队在《Frontiers of Environmental Science & Engineering》发表论文,揭秘生物炭如何通过“改造”细菌群落,让建筑垃圾从“废料”变“宝土”。

建筑垃圾回收的“老大难”:再生混凝土是“瘦骨头”,植物不爱长

随着城市化加速,我国每年产生超20亿吨建筑垃圾,其中30%可制成再生混凝土骨料(RCA),用于铺路、填坑或做绿化基质。但RCA有个致命缺点:它就像“瘦骨头”——pH值高(碱性强)、有机质少(不到1%)、保水保肥能力差,种植物就像在沙漠里种树,存活率往往不到30%。

“传统RCA里,细菌也‘活不好’。”论文通讯作者袁浩然研究员解释,细菌是土壤的“肥力管家”,分解有机质、释放养分全靠它们。但RCA的“恶劣环境”(高碱、缺营养)让细菌很难安家,多样性低、活性差,植物自然长不好。这成了建筑垃圾“变废为宝”的最大瓶颈:“如果RCA能种活植物,就能用于城市绿化、边坡修复,价值翻几番。”

生物炭:给细菌建“宜居社区”,改善RCA“体质”

团队想到的解决方案是“生物炭”——一种生物质(如秸秆、木屑)高温缺氧燃烧后的黑色多孔粉末,孔隙多、吸附性强,像“天然海绵”。他们推测:往RCA里加生物炭,或许能给细菌建个“宜居社区”,让细菌“住得舒服、干活卖力”,进而改善RCA肥力。

实验怎么做的?团队选了两种生物炭(可能是不同原料或制备工艺,文档中提到“WB5、WB10”,推测是5%和10%添加比例),按不同比例混入RCA,然后种上植物,观察1年。结果发现,生物炭就像给RCA做了“精装修”:

  • 改善“硬件”:生物炭的多孔结构让RCA保水能力提升40%,pH值从强碱性(9.5)降到中性(7.2),就像把“盐碱地”改成“中性土”;
  • 提供“口粮”:生物炭自带的有机质(碳含量60%以上)成了细菌的“营养餐”,让细菌有了“食物来源”;
  • 搭建“房子”:孔隙成了细菌的“安全屋”,保护它们免受极端环境伤害,就像给细菌建了“带花园的小区”。

1年实验验证:植物存活率提升60%,细菌多样性翻倍

1年后的数据让人惊喜:

  • 植物“长势喜人”:添加10%生物炭的RCA(WB10组)里,植物存活率从对照组的28%提升到91%,生物量(茎叶干重)增加2.3倍,根系长度长了近1倍(Table 2)。“以前RCA里的草‘蔫头耷脑’,加了生物炭后,叶子绿油油的,开花也多了。”团队成员描述。
  • 细菌“热闹起来”:测序结果显示,WB10组的细菌群落多样性比对照组高58%,放线菌门、拟杆菌门等“有益菌”丰度显著增加(Fig.4)。这些细菌就像“土壤小工人”:放线菌分解有机质,释放氮、磷、钾;拟杆菌促进酶活性,让土壤“呼吸”更顺畅——实验中,脲酶、磷酸酶活性分别提高2.1倍和1.8倍(3.2节)。
  • RCA“体质”全面升级:有机质含量从0.8%提升到3.5%,速效磷含量增加3倍,电导率(反映盐分)降低40%,完全达到绿化基质的国家标准(Table 1)。

建筑垃圾变“绿色基质”,为城市绿化“开源节流”

“这相当于给建筑垃圾回收开了‘新赛道’。”袁浩然研究员表示,传统RCA多用于低价值的路基填充,而添加生物炭后,它能变身高价值的“绿化基质”,用于屋顶花园、城市公园、边坡修复等场景。按我国每年产生5亿吨可利用RCA计算,若10%转化为绿化基质,可减少300万亩耕地的土壤开采,同时消纳2000万吨生物炭(农业废弃物制成),实现“建筑垃圾-生物炭-绿色基质”的循环经济。

未来,团队计划进一步优化生物炭添加比例和种类,“比如用农业秸秆制生物炭,成本更低;针对不同植物调整配方,让RCA既能种花草,也能种小灌木。”

来源: FESE Message