从污泥到电池：西班牙将城市废物转化为活性炭以实现可持续能源存储

在伦敦开始的大学研究最终演变为阿拉伯联合酋长国可持续建设的创新提案。来自阿根廷的建筑师Máximo Tettamanzi和Alyina Ahmed开发了一种材料，能够利用沙漠中的沙子制造装饰砖块，并减少水泥的使用。 该倡议是在伦敦的建筑协会建筑学院攻读硕士期间产生的，当时他们都在寻找减少全球环境影响最大的行业之一的碳足迹的替代方案。 在学习期间，他们发现了一个引人注目的情况：尽管被广阔的沙漠地区包围，阿拉伯联合酋长国仍依赖于从其他国家进口沙子来进行众多建筑项目。 利用沙漠沙子的技术挑战 主要困难在于这种自然资源的物理特性。由于风蚀作用了数千年，沙漠沙子的颗粒呈现圆形。 相反，从河流中提取的沙子具有更不规则的颗粒，这有助于在传统的混凝土和砂浆混合物中进行压实和粘附。 为了解决这个问题，建筑师们通过两个补助金资助了一项研究，使他们能够开始一段广泛的实验阶段，以寻找一种可行的配方。 从临时实验室到成长中的公司 在新冠疫情期间取得了决定性的进展。在迪拜，Ahmed在她的车库里安装了一个小型实验室，并开始进行大量测试，以稳定用沙漠沙子制成的混合物。 经过多次试验，她成功开发出一种能够满足建筑应用所需技术要求的配方。随后，专业分析证实了该材料的耐久性。 此外，该创新使混合物中所需的水泥量减少了约50%，这一点很重要，因为生产这种材料的排放量很高。 该倡议对建筑行业的好处是什么 使用沙漠沙子为减少河沙开采提供了机会，这是一项会对河道、水生生态系统和自然景观造成改变的活动。 同时，减少水泥的使用有助于降低与建筑材料制造相关的温室气体排放，促进气候影响较小的项目。 另一方面，利用当地资源减少了对原材料国际运输的需求，降低了能源消耗，并加强了适应每个地区环境条件的循环经济模式。 创新、设计和循环经济 完成学业后，建筑师们通过孵化器、加速计划和国际展览继续完善该项目。同时，他们结合了一项基于枣核废料的第二研究线。 通过将烤制和研磨的枣核与树脂结合，他们开发了用于覆层和家具的面板。这两项倡议被整合在品牌ARDH Collective下，该品牌灵感来自阿拉伯语中意为土地的词汇。 商业整合在2023年的迪拜设计周期间实现。最终，在2025年，公司推出了装饰性外墙砖块，其特点是几何设计，可以引入自然光并改善空间的隐私性。 目前，公司继续探索其 可持续材料的新应用，并计划扩大在阿拉伯联合酋长国的影响力，证明环境创新可以将未充分利用的资源转化为未来建筑的宝贵解决方案。

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研究人员来自东南大学，与HiNa电池技术和扬州大学合作，在开发金属钠电池方面取得了关键突破。这项新技术有望成为比现有锂电池更便宜、更易获得的替代品，因为钠资源丰富。 所创造的电池仅需4分钟充电，运行6,000小时无故障，支持2,000次循环，且成本非常低。 钠电池的挑战 迄今为止，这些电池面临两个主要障碍： 离子导电性慢。 枝晶导致的不稳定性，这些结构会引发短路。 新的设计通过一种结合锡离子和二氟（草酸根）硼酸盐（DFOB⁻）的双介质准固态电解质解决了这两个问题。 新电解质的工作原理 DFOB⁻削弱了钠离子与聚合物网络之间的相互作用，释放更多的离子，将扩散速度提高到传统液态电解质的六倍。 锡离子在阳极形成富含钠-锡的界面，有利于金属的均匀分布。 在阴极，DFOB⁻生成保护层，减少电解质降解。 这种设计提高了稳定性，减少了极化并增加了可靠性。 实验室结果 测试结果非常出色： 运行6,000小时无枝晶故障。 支持高达3.0 mA...

膨胀聚苯乙烯（泡沫塑料）是最难回收的材料之一。它存在于包装、一次性杯子和包装材料中，95%由空气组成，仅有5%是塑料，这使其成为一种出色的绝缘材料，但同时也是一种持久的废物，在美国仅有1%的回收率。其余的最终堆积在垃圾填埋场、河流和海洋中，可以存在几个世纪。 面对这一问题，来自加利福尼亚的13岁学生Emily Miner与她的团队Nano Nerds一起开发了一种机器，能够利用细菌降解泡沫塑料并将其转化为可生物降解的生物塑料和能源。 科学发现 在研究过程中，学生们识别出细菌假单胞菌，它以能够代谢苯乙烯（聚苯乙烯的基本成分）而闻名。利用这种自然代谢，他们设计了一个系统，使微生物能够降解材料并生成两种主要产品： PHA：一种用于包装和工业应用的可生物降解生物塑料。 热量：由细菌的代谢活动产生，具有发电潜力。 该发明被命名为Polystyrenator，是一种封闭的消化器，保持细菌工作的理想条件。 具有全球影响的学校创新 该项目在First Lego League上展示，这是一个国际比赛，挑战学生通过科学和工程解决实际问题。在成千上万的团队中，Nano Nerds成功进入全球创新奖的20强半决赛，吸引了废物管理和可持续性专家的关注。 这一认可使得该倡议超越了学校范围，成为青年创造力如何为复杂环境挑战提供解决方案的一个例子。 循环经济与可持续性 该系统生产的PHA被认为比传统塑料更环保。与可以保持几个世纪不变的泡沫塑料不同，PHA在适当条件下可以在更短的时间内降解。 因此，专家们指出，这类材料可能在发展循环经济模型中发挥关键作用，在这种模型中，废物再次转化为有用的资源。 障碍与下一步 尽管该项目证明了聚苯乙烯的生物降解是可能的，但仍存在挑战： 可扩展性：目前全球每年生产约1400万吨泡沫塑料，而生物解决方案仍处于实验阶段。 ...