拆楼产生的混凝土碎块,竟能变成城市绿化的“营养土”?这听起来像天方夜谭,但我国科研团队用一种“黑色粉末”(生物炭)做到了!传统建筑垃圾回收中,再生混凝土骨料(RCA,即破碎后的“再生石子”)因肥力差、植物难存活,大多只能填坑铺路。而最新研究发现,往RCA里加生物炭,能让它变成细菌的“宜居社区”,1年后植物存活率从28%飙升到91%,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“绿色基质”,为环保与资源循环打开新思路。

建筑垃圾变“废”为“宝”的卡点在哪?RCA是“没营养的硬骨头”

我国每年产生超20亿吨建筑垃圾,其中30%可制成RCA。按理说,这是资源循环的好事——减少开采天然砂石,降低碳排放。但现实是,RCA就像“没营养的硬骨头”:pH值高达9.5(强碱性),有机质含量不到1%,保水能力差,种植物就像在水泥地上撒种子,存活率往往不到30%。

“更关键的是,RCA里的细菌也‘活不下去’。”论文通讯作者袁浩然研究员解释,细菌是土壤的“肥力小管家”——分解落叶、释放氮磷钾全靠它们。但RCA的“恶劣环境”让细菌多样性低、活性差,就像“沙漠里的村庄”,人少活儿少,植物自然长不好。这成了建筑垃圾“高值化利用”的最大卡点:“如果RCA能种活植物,就能用于屋顶绿化、公园造景,身价翻十倍不止。”

生物炭来“救场”:给细菌建“带花园的小区”,RCA肥力“逆袭”

团队想到的“救兵”是生物炭——秸秆、木屑等生物质高温烧出来的黑色多孔粉末,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”,进而把RCA“喂肥”。

实验中,团队按5%和10%的比例(文档中“WB5、WB10”推测)往RCA里加生物炭,种上植物观察1年。结果发现,生物炭就像给RCA做了“全面改造”:

  • 改“户型”:生物炭的蜂窝状孔隙(孔径堪比头发丝的千分之一)让RCA保水能力提升40%,就像给“漏水瓶”加了层海绵;
  • 调“酸碱度”:RCA的pH值从9.5(强碱性)降到7.2(中性),相当于把“盐碱地”改成“宜居平原”;
  • 送“口粮”:生物炭自带的碳元素(含量超60%)成了细菌的“营养餐”,还能吸附空气中的氮、磷,给细菌“储备粮食”。

1年实验数据说话:植物“喝饱长壮”,细菌“热闹干活”

1年后的变化让人惊喜,RCA从“不毛之地”变成了“沃土”:

  • 植物“逆袭生长”:10%生物炭组(WB10)的植物存活率从对照组的28%飙到91%,茎叶干重增加2.3倍,根系长度快长了1倍(Table 2)。“以前RCA里的草叶子发黄,现在绿油油的,还开了小花!”团队成员描述。
  • 细菌“社区扩容”:DNA测序显示,WB10组的细菌多样性比对照组高58%,放线菌门、拟杆菌门等“有益菌”多了不少(Fig.4)。这些细菌就像“土壤小工人”:放线菌分解生物炭里的有机质,释放氮磷钾;拟杆菌激活酶活性——实验中,脲酶(分解氮肥的“工具”)活性提高2.1倍,磷酸酶(释放磷肥的“助手”)活性提高1.8倍(3.2节)。
  • RCA“体质升级”:有机质含量从0.8%升到3.5%,速效磷增加3倍,完全达到绿化基质的国家标准(Table 1)。

资源循环新解法:建筑垃圾变绿化基质,每年或减300万亩耕地开采

“这相当于给建筑垃圾回收装上了‘升值引擎’。”袁浩然研究员说,传统RCA每吨卖几十元,改造成绿化基质后能卖几百元,还能减少天然土壤开采。按我国每年5亿吨可利用RCA算,若10%改成绿化基质,每年能少挖300万亩耕地的表土,同时消纳2000万吨农业秸秆(制生物炭的原料),实现“建筑垃圾-生物炭-绿化基质”的闭环循环。

未来,团队计划优化生物炭配方:“比如用玉米秸秆制生物炭,成本更低;针对不同植物调比例,让RCA既能种花草,也能养灌木。”建筑垃圾不再是“城市包袱”,而是资源循环的“绿色筹码”——这波操作,环保又划算!

来源: FESE Message