理大研发可持续生物矿化技术 保护海洋基建免受微生物腐蚀

微生物诱导腐蚀（MIC）是海洋环境中普遍存在的现象，会导致混凝土基础设施出现裂纹等结构性损坏。海洋基建若持续受侵蚀，会缩短建筑结构的寿命，带来重大的经济损失。为解决海洋混凝土结构物的腐蚀问题，由香港理工大学（理大）研究人员开发的可持续生物矿化技术方案，能有效保护海洋混凝土免受微生物诱导腐蚀的影响。

理大建设及环境学院院长、可持续城市发展研究院院长、高赞明可持续城市发展教授及环境科学及技术讲座教授李向东教授带领的研究团队，成功开发了一种创新的生物矿化技术，为海洋混凝土设施提供有效的屏障，免受微生物诱导腐蚀的影响，实现海岸结构物的可持续应用。

混凝土上的微生物诱导腐蚀，通常于存在腐蚀性微生物的环境中出现，例如污水结构物、污水处理厂和海洋结构物。在混凝土表面形成的生物矿化膜，通常被视为主要的防腐机制，能够提供有效的屏障抑制腐蚀。

李向东教授表示︰「生物矿化技术作为一种环保的混凝土防腐蚀涂层方法，对整体海洋生物膜群落的影响极小。此外，该技术利用二氧化碳产生矿物沉淀物，能有效增强混凝土结构的耐用度，而整个过程不仅减少了海洋基础设施在整个建筑寿命的碳足迹和能源消耗，还有助推动碳中和及可持续发展。」

该研究显示，生物矿化处理通过减少硫酸盐还原菌的总量和相对丰度，有效地防止微生物诱导腐蚀。硫酸盐还原菌是一种厌氧细菌，可产生具腐蚀性的硫化氢，会导致物料损耗。生物矿化膜作为保护层，可以控制硫酸盐的扩散，阻隔混凝土与具腐蚀性的硫酸盐还原菌社群。这种保护机制显著延长了混凝土结构的建筑寿命，对于原生海洋微生物群落又不会带来负面的影响。

李向东教授补充道：「如果生物矿化膜保持完整，则毋需在混凝土结构物上再次涂漆。单次涂层处理免去繁复程序，进一步降低了建筑成本和碳足迹。」

这种生物矿化技术在腐蚀环境中的应用潜力无穷，适用于如海洋环境、污水环境和水冷却设施，而这些地方的混凝土腐蚀都是由腐蚀性微生物引起。

李向东教授这项题为「生物矿化可防止微生物引起的混凝土腐蚀，以实现可持续的海洋基础设施」的研究，已在著名学术期刊《环境科学与技术》上刊登。研究针对混凝土，综合使用化学和力学性能测量，以及对生物膜的微生物群落分析，评估了生物矿化技术在抑制海洋混凝土腐蚀方面的成效，这些评估旨在增进对微生物诱导腐蚀发展的理解。研究成果有助于开发创新技术以抑制腐蚀，实现可持续的海洋混凝土结构。

考虑到被细菌渗入的物质表面类型也会影响生物矿化处理的效果，项目将进一步研究生物矿化技术在不同混凝土类型中的效果，以拓展其应用潜力。此外，相关功能预测亦可用于日后的研究，从而在机理上了解微生物作用对混凝土腐蚀的潜藏代谢能力。这些研究结果有助未来进一步探索硫酸盐还原菌和海洋混凝土结构建筑寿命之间的奥秘。

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