8月20日消息,Innovation in Textiles报道,瑞士Empa材料科学与技术研究所与阿布扎比哈利法大学的研究人员正在探索用微生物把沙漠变农田的方法:向沙地中引入微生物,让它们分泌的生物聚合物把沙粒黏结成更抗侵蚀、渗水更慢的"天然复合材料"。

土地过度利用、毁林与气候变化正导致全球多地荒漠化加速,而荒漠化一旦启动就会连锁反应——土壤养分流失使植被愈发稀疏,进而暴露土壤使之更易被风与水侵蚀。传统方式把沙漠改造成沃土需要巨量资源,尤其是沙漠地区最稀缺的水:沙粒不含能维持微生物或植物生存的有机养分,沙粒之间互不黏结,且水在沙中快速下渗,灌溉需求极高。

研究团队用取自阿布扎比的沙样做了两类实验。第一类直接把不同微生物在营养液中与沙样共孵育,再测试机械强度与水渗透性:结果掺菌沙样明显比纯沙坚固,水渗透速率最多放缓至1/6,显微镜图像显示生物纤维把沙粒相互联结。Empa纤维素与木材材料实验室负责人Gustav Nyström描述:"这形成了一种天然复合材料。"

第二类思路更为工程化:使用专门分泌纳米纤维素的细菌制备"生物地织品"(geotextile)——细菌在实验室中产出纤维素垫,再与沙结合形成层状结构。这一更耗人力的路线在稳定性与渗透控制上取得最佳结果:层状样品的水渗透速率降低了28倍

Nyström指出,即便加入生物聚合物,沙体强度仍然有限,但这并非目标所在:"这一方法让我们把有机质和水引入沙中并适度稳定它,理想情况下将催生更多微生物与植物生长,启动土壤韧性与肥力的形成过程。"哈利法大学的Blaise Tardy教授补充,微生物的部署并非科学幻想, nutrients可从食物与城市绿色废弃物的糖类中获得。

对材料与农业产业而言,该工作展示了一条不同于滴灌与化学固沙剂的路线:以微生物分泌的纤维素生物聚合物作为固沙与保水的功能材料,成本主要来自营养基质;生物地织品概念则把纺织品制造逻辑引入土地修复场景,在中东等高日照沙漠地区有直接应用想象空间。 (来源:Innovation in Textiles)