藻類レンガで建設業の気候への影響を軽減

コンクリート、レンガ、モルタルに不可欠な結合成分であるセメントは気候の悪夢です。 これを作るには、炭素汚染の原因となる化石燃料を使用して、石灰石と粘土を超高温に加熱します。 これにより化学プロセスが引き起こされ、大量の二酸化炭素が大気中に放出されます。 このプロセスは炭素集約的であり、セメントは世界の CO2 排出量の約 8% を占めるほど広く使用されています。 世界の建築在庫は 2060 年までに 2 倍になると予測されており、気候変動擁護団体は代替材料が早く市場に投入されることを切望しています。

コロラド州ロングモントの工場にその答えがあるかもしれない。 今年末までに、セメントではなく藻から作られたコンクリートレンガの生産を開始する予定だ。 コロラド大学の研究プロジェクトから2021年に設立されたプロメテウス・マテリアルズは、湖や池で通常見られる微細藻類を採取し、バイオリアクターで培養する。 空気を加えることで、藻類は海水や LED ランプの光だけでなく、藻類に含まれる二酸化炭素も食べることができます。 これにより、藻類は砂と砂利や石を結合してコンクリートを作ることができるセメント状の物質を生成することができます。 この方法は、生物が硬いサンゴ礁や貝殻を形成する自然のプロセスを模倣しています。

この藻類ベースのレンガは、2023年に市販される予定である。これらのレンガは、ドバイとニューヨークのブルジュ・ハリファの建設で知られる米国の建築会社スキッドモア・オーウィングス・アンド・メリル（SOM）と提携し、一部資金提供を受けて設計された。 1世界貿易センター。

プロメテウス マテリアルズ CEO のローレン バーネット氏によると、現在レンガの製造で排出される CO2 は、従来のコンクリート ブロック製造の 10 分の 1 です。 バーネット氏によると、同社が製造工場に電力を供給するためのソーラーパネルの設置を完了すると、そのプロセスはカーボンニュートラルになり、3年後にはカーボンネガティブになるという。 「プロセス中に排出される CO2 は事実上なく、実際に CO2 を隔離しています」と彼は言います。 「藻類が光合成を通じてそれを吸収し、私たちはその藻類を建材に埋め込むからです。」

プロメテウスの生産スケジュールを見ると、プロメテウスは、鉄鋼やコンクリートなど炭素集約的な従来の建築材料を植物や他の生物由来の材料に置き換える運動の最前線に近い位置にある。 いわゆる「バイオベース」材料分野はまだ初期段階にあります。 しかし支持者らは、建設業界が二酸化炭素排出量の11％を占める世界最大の排出国の一つから二酸化炭素の吸収国に変わる可能性を秘めていると主張する。 つまり、気候変動の悪者から、解決策の一部へ。

建築に自然を利用することは何も新しいことではありません。 人々は何千年もの間、自分たちの周りに生える植物や有機物を採取して構造物に変えてきました。 南アフリカからイギリス、アフガニスタンに至るまで、長い間、わらを土と水と混ぜて穂軸を作り続けてきました。 成長が早く丈夫な竹は、東アジアの多くの伝統的な建築の重要な要素です。 そして、木材は多くの国で歴史的な人気を維持しており、米国の新築住宅の 90% は依然として木製フレームで作られています。 過去数十年にわたって、環境活動家たちはこれらの炭素吸収材が住宅や小規模建築物で標準となるよう推進してきた。

しかし、天然素材を使って大規模に建築することは困難であることが判明した（ただし、いくつかの都市では注目を集める木造の超高層ビルがいくつか出現している）。 そこで科学者たちは、炭素集約型の鉄鋼やコンクリートに代わるのに十分な強度と多用途性を備えた新世代の有機由来材料を開発しています。 こうした取り組みを刺激するため、米国エネルギー省は6月、「建物を純炭素貯蔵構造に変える技術」に取り組む18のプロジェクトに3,900万ドルの助成金を発表した。 藻類レンガの開発に携わったコロラド大学のチームも受賞者の 1 つです。 別の助成金受領者は、住宅の改修に使用できる菌類ベースの断熱材の開発に取り組んでいます。 3番目は、木材に微生物を加えて、「鉄の強度を備えた」「生きた」素材を作りたいと考えています。

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すでに市場に投入されている新しいバイオベースの材料はほんの一握りである。バイオメイソンは、バクテリアにカルシウムと二酸化炭素を与えてバイオセメントを生成するノースカロライナ州ダーラムに本拠を置く企業で、現在米国とヨーロッパでタイルを販売している。 一方、オランダのバイオテクノロジー企業バジリスクは、石灰石を生成するバクテリアを含むコンクリートと、既存の建物に適用できる混合物を販売している。これにより、コンクリートの亀裂が自己修復し、不必要な解体や再建築の必要性が軽減される。

バイオベースの材料を開発しているほとんどの企業は、他の気候に優しい技術と同じ課題に直面しています。彼らは、炭素汚染を引き起こす代替材料と競合できるコストで、研究室での成功を商業規模にまで拡大することに依然として苦労しています。 また、農業、自然回復プロジェクト、再生可能エネルギーと土地を争うことなく、選んだ有機物を大量に入手する方法を見つけ出す必要がある人もいます。

しかし、SOM のパートナーで、プロメテウスと協力してレンガの設計に携わったブラント・コレッタ氏は、この技術の「拡張性の容易さ」がこの建築会社にとっての最大の魅力だったと主張する。 プロメテウスは当初、コロラド州の工場で藻類（4～6時間ごとに体積が2倍になることもある）を成長させ、セメントのような材料を生産し、レンガに加工して顧客に出荷する予定だ。 18か月以内に、乾燥した軽量バージョンのバイオセメントの出荷を開始するため、顧客は高価な設備や高度な訓練を受けたスタッフなしでそれをレンガに変えることができる。

最後の点をコレッタに説得するために、プロメテウスの共同創設者の一人は、幼い子供たちが裏庭でレンガを作っている写真とともに、数個のレンガを彼に郵便で送りました。 「品質管理はおそらく最も強力ではありませんでしたが、これはこれがいかに世界市場に参入できる製品であるかを示しています」とコレッタ氏は言います。

バーネット氏によると、米国材料試験協会によるプロメテウスの藻類レンガの安全性認証は、製造工場の建設とともに年末までに完了するはずだという。 同氏は、同工場ではただちに「数万個」のレンガの生産を開始し、すぐに「かなりの」量まで規模を拡大する予定だと述べたが、商業上の理由を理由に予定量は明らかにしなかった。 バーネット氏はまた、製造開始前にレンガの最終価格を共有することを拒否したが、同社はそのコストを確信している。 「私たちの目標は、ブロックにグリーンプレミアムを付加しないことです」と彼は言います。

たとえレンガのコストが従来のコンクリートブロックと同等であることが判明したとしても、建築家や開発者が「レンガが性能を発揮し、プロジェクトにコストの影響を限定的またはまったく及ぼさない」と信頼するまでには数年かかるかもしれない、とコレッタ氏は言う。 有機由来の材料が建設業界でどの程度普及しているかについてのデータはあまりありません。 近年、持続可能な建築実践の中心地として台頭してきたオランダでも、使用されている材料の約3%がバイオベースであると専門家は述べている。

しかし、環境に優しい建築のリーダーを自称し、クライアントに低炭素の選択肢を提供することに熱心なSOMは、安全性認証が完了次第、そのレンガを自社の材料リストに追加する予定だ。 「クライアントが来て、私たちがこれに取り組んでいるのを見て、すぐにプロジェクトに取り入れたいと言ってくれました」とコレッタ氏は言います。 「デザインチームを引き止めるのは私にとって難しいです。」

書き込み先Ciara Nugent（[email protected]）。