突破性粘合剂-混凝土产品
威尔·斯鲁巴三世
罗兰·伯内特
以降低波特兰水泥和混凝土中的二氧化碳排放因子为目标的投资者已将注意力集中在捕获、使用或储存温室气体的方法，以及产生高温的新方法，这些高温是燃烧化石燃料的水泥窑将石灰石和其他生料转化为熟料所需的。
科罗拉多州朗蒙特的一家初创公司已经获得了技术支持，为一种通用承重材料铺平了道路2约为传统混凝土粘合剂十分之一。紧随上个月宣布的一轮认购良好的初始风险投资融资之后，Prometheus Materials正在将一种工艺商业化，在这种工艺中，碳、氢和氧的复杂化合物可以作为硅酸盐水泥锁定沙子、砾石和岩石的硅酸钙水合物的替代品。
该公司称其产品为生物混凝土，并将粘合机制归功于生物矿化。后者利用单细胞微生物或微藻的能力来沉淀钙、碳、氢和氧原子，并促进方解石(碳酸钙的一种常见形式)的发展。结合富含碳、氧和氢的天然聚合物，方解石将细骨料和粗骨料固定在基质中，模仿新拌和硬化混凝土中的硅酸钙水合物。
Prometheus Materials联合创始人兼首席执行官Loren Burnett表示:“通过使用生物手段而不是化学手段来创建一种坚固耐用的骨料粘合剂，我们现在可以提供一种碳密集型波特兰水泥的替代品。
联合创始人兼首席技术顾问Wil Srubar III博士补充说:“珊瑚礁、贝壳，甚至我们今天用来生产水泥的石灰石都向我们表明，大自然已经找到了如何以一种强大、聪明和有效的方式将材料结合在一起的方法。”“通过与自然合作，利用现有的微藻将材料结合在一起，创造新型的可持续产品，我们可以消除大多数(如果不是全部)与传统混凝土建筑相关的碳排放。”哥伦比亚2他指出，与混凝土替代品相比，该公司生物水泥生产过程中的封存导致成品或结构中的隐含碳减少了90%以上。
混合设计、模制单元 Prometheus Materials工艺的核心粘合剂由生物矿化藻类和天然聚合物水凝胶组成，其生产能力可确保从东海岸到西海岸的可靠采购。微藻是从消费品和工业产品中使用的少数常见细菌菌株中培养出来的。
生物混凝土生产有利于典型的工厂环境。生物矿化是由光合作用驱动的，光合作用反过来促进方解石形成和聚集体结合。在浇铸阶段，将生物矿化藻类和水凝胶的混合物与聚集体结合，并置于模具或模型中。早期测试发现，相对干燥的混合料脱水和硬化的速度相当于一天的脱模或拆模时间表，随后是五到六天的强度发展周期。
“我们主要研究接近零坍落度的混合料，”Srubar III博士说。“与混凝土混合物相比，生物水泥工艺允许更高的骨料含量，并在粗细材料之间产生强烈的相互作用和结合。结果是一个僵硬的矩阵。”
普罗米修斯材料公司的生物矿化过程源于2016-2020年科罗拉多大学博尔德的一项调查。它始于美国国防部200万美元的资助，着眼于具有生物和结构功能的混合生物材料。可在现场扩展的方法可以使国防部在资源有限的环境中发展承重材料。
作为首席研究员，斯鲁巴三世副教授与科罗拉多大学博尔德分校的同事们一起工作:助理教授Mija Hubler博士、Jeffrey Cameron和Sherri Cook。在研究微藻和天然聚合物的过程中，他们实现了一个精细骨料生物混凝土的概念验证。与抗压强度测试相比，初步R&D需要更多的显微镜和岩相分析——这是水泥或混凝土实验室评估硬化材料质量的典型方法。
根据国防部的拨款条款，从调查中产生的具有商业前景的技术将成为大学的知识产权。实验室观察和现成的材料表明，生物混凝土具有广泛的建筑用途的潜力。研究人员选择追求商业化，将他们的材料和工艺集中在承重钉上:8 x 16英寸。混凝土砌块。成功成型8 x 16英寸。砌块——它们的砂浆状生物水泥混合物的抗压强度高达2,000 psi迫使教授们获得了该技术的独家许可，催生了普罗米修斯材料公司的2021年发布。
照片:普罗米修斯材料
过渡 Srubar III博士和他的团队将业务和行政职责交给了Loren Burnett，他是一位在公共实体的技术转让和许可方面经验丰富的连续企业家。他监督了R&D从博尔德实验室到科罗拉多州朗蒙特总部的过渡，并组建了一个特许员工团队来推进8x 16-in。生物混凝土砌块符合ASTM测试性能和相关验证措施，同时为更高坍落度的预制和现浇构件定制混合设计。
该公司的800万美元A轮融资于2022年3月结束，极大地增强了朗蒙特工厂的扩建和对市场水平的生物混凝土铸造的追求。订单上最大的项目是混凝土砌块机器，其调试将在2022年下半年指挥员工的精力。机器启动并运行后，Prometheus Materials团队将评估建筑或隔音墙板以及其他预制产品的模板和工艺。从一个潜在的应用到下一个应用，它将致力于证明生物混凝土材料的性能符合住宅或商业建筑法规的基本工程特性。
砌块和预制构件将作为传统混凝土的坚固、耐用、零碳替代品，向建筑师、工程师、房地产和设施开发商以及其他建筑潜在客户销售。Prometheus Materials的员工也将测量其工艺在预拌形式中的应用潜力。正如该技术在低到高坍落度浇注条件下证明的那样，该公司将为现有混凝土生产商或能够配料、浇筑和固化生物混凝土的新运营商权衡许可选项。
在用水凝胶、微藻和ASTM C33细骨料证明了生物矿化概念后，Prometheus Materials用试验模具将该技术应用于生物混凝土砌块。它的第一批资本设备支出之一是一个传统的砌块机器，以锚定承重，代码准备单元的商业化。
投资者敏锐度 普罗米修斯材料公司(Prometheus Materials)将适用于建筑行业的低碳技术商业化的潜力，吸引了各种各样的投资者，以巴黎生命科学风险投资公司Sofinnova Partners为首。
Sofinnova合伙人joko Boba Novi是投资者工业生物技术团队的成员，他表示:“我们对该团队能够提供长期寻求的、可持续的、高效的传统硅酸盐水泥替代品，同时减少碳排放的能力印象深刻。”。“这一解决方案展示了生物学用气候友好型替代品取代现有工业流程的力量。”
其他融资轮参与者在建筑价值链中处于独特的位置:微软气候创新基金、芝加哥建筑/工程巨头斯基德莫尔、奥因斯&美林(SOM)、GAF和欧特克基金会。对于水泥基产品和混凝土实践，没有人是陌生的。例如，除了核心的住宅和商业屋顶系列，GAF还生产韦瑟赛德纤维水泥墙板系列。另一方面，SOM在钢筋混凝土工程方面有着无与伦比的记录，这在迪拜2700英尺的工程中得到了最有力的证明。哈利法塔。
随着大量数据中心和企业园区的开发，微软为投资者团体带来了很少有项目所有者能够比拟的视角。“可持续建筑材料，如来自Prometheus Materials的碳负解决方案，将使我们的数据中心能够实际隔离碳，”微软可持续发展解决方案总经理Mark Kroese说。“我们很自豪能够参与这个试点项目，并通过我们的气候创新基金投资于加速建筑脱碳的公司。”
Prometheus Materials总裁兼首席执行官Loren Burnett总结道:“我们的投资者看到了我们如何影响一个呼吁传统应用低碳解决方案的行业，并将其技术应用于新的用途。“我们有一种完全不同于普通水泥混凝土的新型材料。我们的生物水泥将通过为建筑行业提供一种新的脱碳建筑材料来改变我们所知的建筑，这种材料的环境和机械特性反映或超过了混凝土、木材、钢铁和玻璃的性能。”