洛桑联邦理工学院 信用:Unsplash/CC0公共领域 据欧盟科学中心称，日益频繁的极端天气事件将对基础设施造成越来越严重的破坏，估计到2030年，每年损失将达到200亿€
这些紧迫的威胁使人们更加关注对土壤稳定问题新答案的需求
EPFL土壤力学实验室的科学家已经开发出了许多可持续的解决方案，包括一种利用酶代谢的解决方案
虽然这些方法适用于广泛的土壤类型，但当涉及粘土时，它们的效果要差得多
在今天发表在《科学报告》上的一篇论文中，该团队展示了如何通过使用类似电池的系统来施加电流来增强化学反应
一种新型的生物水泥——在现场和环境温度下生产——最近被认为是稳定各种土壤类型的一种有前途的方法
该方法利用细菌新陈代谢产生方解石晶体，将土壤颗粒持久地结合在一起
这种生物地球化学过程具有能源效率和成本效益，可以在未来几年迅速推广
但是由于这种方法需要对地面进行浸渍，因此它不太适合低渗透性粘土
现在，LMS团队已经开发并成功测试了一种可行的替代方案，包括使用下沉电极施加电流
“我们的发现表明，这种地球电化学系统确实影响了钙化过程的关键阶段，尤其是将土壤结合在一起并增强其行为的晶体的形成和生长，”伦敦金属学院的科学家、该论文的合著者之一迪米特里奥斯·特尔齐斯说
生物水泥是通过将化学物质引入土壤而形成的
这些包括溶解的碳酸盐和钙离子，它们带有相反的电荷
下沉的阳极和阴极被用来产生电场，就像巨型电池一样
电流迫使离子穿过低渗透性介质，在那里它们相交、混合在一起并最终与土壤颗粒相互作用
其结果是碳酸盐矿物的生长，它们作为纽带或“桥梁”增强了土壤的机械性能和抵抗力
这篇论文阐述了研究小组通过观察和测量这些矿物桥的质量得出的发现，为该领域的未来发展铺平了道路
在这项技术应用于现实世界之前，还需要在不同的尺度上进行进一步的测试
该研究是在2018-2023年欧洲研究理事会(ERC)授予教授的高级资助下进行的
领导伦敦金属交易所的莱塞·拉鲁伊是这篇论文的合著者
该项目有三个垂直方向，目标是理解土壤颗粒尺度(微观尺度)的基本机制、实验室尺度机械行为的高级表征以及自然环境中创新系统的大规模开发和演示
2020年7月，同一研究团队获得了额外的ERC概念验证赠款，以加速向工业应用领域的技术转让
过去，土壤被视为固体土、空气和水的混合物
根据合著者的说法，这项研究强调了跨学科方法——我
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借鉴生物学和电化学的概念，并结合其他科学领域的进展和机制，可以开辟令人兴奋的新途径，并产生显著的效益
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