生物胶结与 MICP 材料

01概览与价值链

标记：[EC: EU CBAM（水泥）与 EU ETS Phase 4 + EU Carbon Removals Regulation | OECD: Carbon management | Regulator: EPA（美国）、ADEME（法国）、NEA（中国）]

生物胶结与微生物诱导碳酸钙沉淀（MICP）以室温下的生物或矿物胶结取代硅酸盐水泥的高耗能煅烧。传统水泥约占全球 CO2 排放的 8%，而生物胶结直击这一足迹：微生物沉淀碳酸钙，在室温下于数日内将松散骨料胶结为固态石材，无需窑炉。Biomason 以工业化方式生产由细菌生长的生物水泥瓷砖——其 2026 年与 Front 推出的 Mimmik 瓷砖较传统水泥减排至少 60%；Prometheus Materials 供应 ProZERO，一种入选纽约气候交易所园区的藻基碳负性水泥；Basilisk 销售细菌自修复微裂缝的自修复混凝土；而 Carbon8 将捕集的 CO2 转化为 CircaBuild 骨料，用于无水泥的碳负性混凝土砌块。这些路径共同把全球最大的排放源之一转化为储碳产品类别。

生物胶结与 MICP 的关键方向：

1. 微生物沉淀碳酸钙生物水泥（MICP Biocement）： 尿解菌与嗜碱菌（芽孢杆菌）在室温下沉淀碳酸钙，将砂与骨料胶结为固态石材，免窑炉——Biomason。
2. 藻基碳负性水泥（Carbon-Negative Cement）： 微藻碳酸钙与藻类生物质作为水泥替代品，全生命周期净吸收碳——Prometheus Materials（ProZERO）。
3. CO2 矿化骨料（CO2 Aggregate）： 加速碳化将捕集的 CO2 气流转为稳定碳酸盐骨料，用于混凝土砌块，同时替代硅酸盐水泥与天然骨料——Carbon8（CircaBuild）。
4. 基于 MICP 的自修复混凝土（Self-Healing Concrete）： 内置于配比中的细菌沉淀方解石，自主封填微裂缝，延长使用寿命并降低全生命周期水泥需求——Basilisk。

行业价值链

[砂 / 骨料 / CO2 / 生物质] ──> [生物胶结 / 碳化反应器]
                                      │
                             （室温胶结）
                                      │
                                      ▼
[碳负性混凝土] <─── [瓷砖 / 砌块 / 砂浆 / 骨料] <─────┘

价值链层级

该行业的跨领域技术：

• 室温 MICP 胶结（MICP Biocement）： Biomason 的工艺在模具中室温生长生物水泥，向细菌投喂钙与水，约三天即可将松散砂胶结为石材，无需窑炉。
• 自修复方解石沉淀（Self-Healing Concrete）： Basilisk 内置嗜碱芽孢杆菌菌株，在裂缝与水分出现时沉淀方解石，无需外部干预即可修复损伤。
• 加速 CO2 碳化（CO2 Aggregate）： Carbon8 的 CircaBuild 路径将捕集的 CO2 气流矿化为碳酸盐骨料，使无水泥的碳负性混凝土砌块成为可能。

02美国

美国在商业化生物胶结领域领先，以 Biomason 工业化生产的生物水泥瓷砖与 Prometheus Materials 的藻基碳负性水泥为支柱。

生物水泥瓷砖与藻基碳负性水泥

• Biomason： 这家北卡罗来纳州的生物技术公司以生长而非焙烧的方式制造砖与瓷砖，向细菌投喂钙与水，使其在室温下约三天内将松散砂胶结为固态石材，无需窑炉，也无需传统水泥所需的约 2500 度高温；其 2026 年与 Front 推出、被认为是首批工业化生产的细菌生长瓷砖 Mimmik，较传统水泥减排至少 60%。
• Prometheus Materials： 作为低碳与碳负性水泥技术的领导者，它供应 ProZERO——一种藻基碳负性水泥与混凝土——并于 2026 年与 Green Stream Algae（同为投资方）签署十年战略合作，以商业化规模交付碳负性水泥；ProZERO 通过与 SOM、Skanska USA 及 D’Annunzio Group 的里程碑合作，从 100 多项气候与韧性解决方案中脱颖而出，入选纽约气候交易所园区。
• EPA 监管： 生物水泥与碳负性混凝土受 EPA 环境法规约束，自愿碳市场与采购方法学（例如低碳隐含碳材料标准）设定碳核算框架。

03中国

中国运营着面临日益加剧脱碳压力的大型水泥产业，但其生物胶结与 MICP 活动集中于学术研究而非商业化生产。

学术 MICP、土壤加固、政策信号

• 学术 MICP 研究： 中国高校——包括同济大学与桂林理工大学——在用于土壤加固、地基改良与岩土稳定的微生物诱导碳酸钙沉淀研究方面领先，反映出真实但处于研究前沿的领域。
• 尚无商业化 MICP 企业： 富集检索未发现以规模化方式商业化 MICP 生物水泥或碳负性水泥的中国企业；国内活动仍停留在低碳熟料替代与窑炉效率，而非微生物胶结。
• NEA 与气候政策： 生物胶结的碳储存角色越来越多地被纳入中国高耗能行业脱碳与双碳政策框架，尽管正式的生物胶结碳信用签发不如欧洲采购体系成熟。

04欧盟

欧洲奠定了价值链中 CO2 矿化与自修复端的基础——Carbon8 的骨料路径与 Basilisk 的自修复混凝土，并在 CBAM 与 EU ETS 对水泥行业的压力下推进。

Carbon8、Basilisk、CBAM 与 EU ETS

• Carbon8 Systems（英国）： 其 CircaBuild 骨料由捕集 CO2 气流经加速碳化制成，被 CCP Ltd（SigmaRoc UK）用于 Greenbloc 技术的试验，生产无水泥的碳负性混凝土砌块，把捕集的 CO2 转化为永久性的建材储存。
• Basilisk（荷兰）： 其自修复混凝土与自修复防水砂浆（REGEN）采用嗜碱菌株 Bacillus albus，沉淀方解石自主封填微裂缝，降低混凝土结构的损伤、维护需求与全生命周期 CO2。
• CBAM 与 EU ETS： 水泥是欧盟碳边境调节机制（CBAM）与排放交易体系 EU ETS Phase 4 的旗舰行业，而经认证的碳移除声明受《欧盟碳移除与碳农业法规》管辖，形成生物胶结所服务的需求拉动。

05领先企业与科研机构

06技术栈与创新

该技术栈将室温下的生物或矿物碳酸盐胶结与针对硅酸盐水泥基准的稳健碳核算耦合，生产出收入为正的碳移除材料。

1. 微生物沉淀碳酸钙（MICP Biocement）：
   • Biomason 在模具中室温生长生物水泥：细菌被投喂钙与水，约三天内将松散砂胶结为固态石材，无需窑炉，避免使传统水泥如此高碳的约 2500 度煅烧。
   • 2026 年与 Front 推出、被认为是首批工业化生产的细菌生长瓷砖 Mimmik，较传统水泥减排至少 60%，触及约占全球 CO2 排放 8% 的材料。
2. 藻基碳负性水泥（Carbon-Negative Cement）：
   • Prometheus Materials 的 ProZERO 以微藻碳酸钙与藻类生物质作为净吸碳的水泥替代品，通过与 Green Stream Algae 的十年合作实现规模化。
   • ProZERO 通过与 SOM、Skanska USA 及 D’Annunzio Group 的合作入选纽约气候交易所园区，从 100 多项气候解决方案中选出。
3. CO2 矿化骨料（CO2 Aggregate）：
   • Carbon8 的 CircaBuild 骨料将捕集的 CO2 气流矿化为稳定碳酸盐，CCP Ltd（SigmaRoc UK）在 Greenbloc 试验中将其用于生产无水泥的碳负性混凝土砌块。
   • Basilisk 配套的自修复路径在配比中内置嗜碱 Bacillus albus，使方解石沉淀以自主封填微裂缝，延长结构耐久性并降低全生命周期水泥需求。

07价值链与生产管线

生物胶结 / MICP 工厂的工业管线（欧盟 CBAM 水泥、EU ETS Phase 4）

┌───────────────────────────┐      ┌───────────────────────────┐
│ 1. 原料制备               │ ───> │ 2. 生物胶结 /             │
└───────────────────────────┘      │    碳化                   │
                                   └───────────────────────────┘
                                                   │
                                                   ▼
┌───────────────────────────┐      ┌───────────────────────────┐
│ 4. 施用                   │ <─── │ 3. 产物回收               │
└───────────────────────────┘      └───────────────────────────┘
              │
              ▼
┌───────────────────────────┐      ┌───────────────────────────┐
│ 5. MRV 与碳核算           │ ───> │ 6. 销售与货币化           │
└───────────────────────────┘      └───────────────────────────┘

阶段 1：原料制备

砂与骨料经接收、筛分与级配；准备钙源（石灰）、微生物或藻类接种物，以及——对于碳化路径——捕集 CO2 气流；Biomason 与 Prometheus 依托区域性矿物与藻类供应链，Carbon8 则依托工业点源 CO2。

阶段 2：生物胶结 / 碳化

骨料在室温下被胶结：在 MICP 中，嗜碱细菌（Biomason、Basilisk）在颗粒周围沉淀碳酸钙；在藻类水泥中（Prometheus），微藻碳酸钙充当胶结料；在加速碳化中（Carbon8），CO2 气流矿化为固态碳酸盐。

阶段 3：产物回收

胶结基体被成型、浇筑并养护为瓷砖（Biomason Mimmik）、预制构件（Prometheus ProZERO）、自修复砂浆与混凝土（Basilisk REGEN）或碳酸盐骨料（Carbon8 CircaBuild），供下游使用。

阶段 4：施用

产品作为地砖与墙砖、预制承重构件、自修复混凝土结构安装，或——对于 CircaBuild 骨料——制成无水泥混凝土砌块（CCP Ltd / SigmaRoc UK Greenbloc），在结构的使用寿命内将储存的碳锁定于建成环境。

阶段 5：MRV 与碳核算

嵌入与避免的 CO2 按低碳隐含碳采购与碳移除方法学，相对硅酸盐水泥基准进行量化，记录永久储存在材料中的吨位。

阶段 6：销售与货币化

碳负性材料出售给面临 CBAM 与 EU ETS 成本的设计方、承包商与开发商，并在方法学认证所储碳时——作为碳移除信用——实现生物胶结与碳化建筑产品的气候资产价值。