每年的這個時候，英國布萊克浦的人民食品儲藏室 (The People’s Pantry) 都會收穫大量大黃、馬鈴薯和生菜，這是一個社區花園，同時也是一個新鮮食品儲藏室。在那裡，居住在鄰近經濟適用房的居民會種植自己種植的新鮮作物並食用。每塊凸起的土床下方都是一層光滑的混凝土，上麵點綴著象牙貝殼的碎片。
「一開始它們並不那麼明顯……但當你在上面行走時，貝殼會變得越來越明顯，並且開始出現白色的小斑點，」管理當地社區的LeftCoast 營運總監海倫·瓊斯(Helen Jones)說花園。她描述了用碎貝殼製成的混凝土混合物，現在它可以作為花園抵禦洪水的哨兵，增強空間抵禦暴雨徑流或大雨的能力。
不久前，頻繁的洪水氾濫還是人民食品儲藏室的一個主要問題。每天的降雨會把花園的角落變成沼澤地，不平坦的地面變成危險的光滑人行道，甚至滲入夾在中間的房子。
這導致瓊斯去年四月與當地官員會面，看看如何解決這個問題。到了年底，花園裡的遊客們困惑地看著中央蘭開夏大學的一組科學家安裝了一個有前途的解決方案：一種由水泥、骨料（礫石和岩石等典型混凝土的一部分）製成的透水混凝土混合物混合物－以及從附近魚類加工商收集的廢棄貝類廢棄物。
該材料是中央蘭開夏大學廢棄物管理中心主任卡爾威廉斯的創意。他專注於將人們傳統上認為是廢物的物品轉化為有用的資源，這促使他開始嘗試使用原本扔進垃圾掩埋場的漁業貝殼來改善建築環境。
「我們正在努力最大限度地減少使用廢料的碳足跡，並且我們正在尋找本地解決方案，」威廉斯說。
壓碎後，扇貝和海螺殼會形成理想的形狀，從而提高透水混凝土的孔隙率，透水混凝土是一種高滲透性的混凝土形式，可以讓流入的水直接穿過該層排出，而不是像傳統材料那樣積聚在表面。在像布萊克浦這樣的沿海城市環境中，由於氣候變化，洪水發生得更加頻繁，大量的堅硬表面和缺乏自然綠化意味著徑流比目前可以吸收的要多得多，外殼混凝土就像一個海綿將水保留一段時間，然後將其釋放到周圍的地面中，這與可持續的城市排水系統沒有什麼不同。
對於威廉斯來說，利用廢棄貝殼來實現防洪減災的吸引力在於，它還可以解決食物浪費和傳統建築對氣候的影響。建築環境的建設和使用佔全球溫室氣體排放量的三分之一以上——光是水泥工業就佔地球碳排放量的約 8%——而食物浪費則佔另外 8%。這兩個產業對氣候造成的影響讓威廉斯產生了開發由當地貝殼製成的透水混凝土的想法，作為歐盟資助的跨國研究計畫的一部分。
威廉斯說：「建築業有很多工作都在研究如何使用替代材料。」他指出，建築業和食品業恰好是「他們並沒有真正相互交流」的兩個行業。他將 2018 年開始開發的殼混凝土描述為“兩個行業真正思考它們產生的廢物、它們生產的產品以及它們如何合作的管道。”
魚販通常會先將沿海貝類捕獲物的殼去除，然後再出售給零售商、生產商或直接出售給消費者。威廉斯指出，將它們納入混凝土材料中可以避免它們被簡單地扔進垃圾掩埋場。魚販也有節省成本的動機：目前，在英國，想要在垃圾掩埋場處理廢貝殼的貝類加工商必須支付每噸近 100 英鎊的費用，因此威廉斯表示，商業運營有動機避免貢獻浪費，而是將垃圾丟棄以重新利用。
同時，在水泥等建築材料中加入的回收材料越多，生產過程的碳足跡就越低。以替代材料取代骨材可以減少採石、加工和運輸過程中產生的排放量。
建築物脫碳的秘密可能就在你的腳下
到目前為止，儘管添加到混凝土混合物中的貝殼可以提高孔隙率和抗壓強度，並將骨料用量減少20%（按重量計算），但Williams 和他的團隊還沒有完全弄清楚如何使整體材料碳化。 （威廉斯表示，該計畫的下一階段是透過研究低碳水泥和貝殼廢棄物處理來減少混合物的排放足跡。）
在研究領域，在骨材解決方案中部署碎貝殼以減輕洪水風險的想法並不是什麼新鮮事，在透水混凝土中使用原本要填埋的成分也不是新鮮事。 2017 年的一項研究使用碎貝殼測試了透水混凝土的耐久性，2020 年的一份會議論文則在建築材料中使用了碎椰子殼進行了實驗，2021 年的一項分析則檢查了牡蠣殼骨料在城市綠化的應用。
但這是第一個在實驗室外成功使用的技術之一。除了布萊克浦社區花園之外，法國北部一條歷史上容易發生洪水的自行車路線上也鋪設了外殼混凝土，Williams 的團隊與多個組織合作，於2022 年實施該項目。在第三個測試地點－英國停車場。
“我不會說這是第一個，或者高度創新，但它很有趣，對吧？”邁阿密大學研究永續建築材料的教授施賢明說。施不相信碎殼混凝土能夠大規模解決食物浪費或與混凝土相關的排放問題。他指出，雖然垃圾掩埋場中食物垃圾的分解是一個令人不安的排放源，但貝殼中的有機廢物並不像魚或蔬菜等其他食物那麼多。
他還認為，這種材料不太可能成為減少水泥產業排放的主要驅動力，因為使用回收材料部分取代混凝土中的骨材不會大大減少混凝土的生命週期足跡，除非回收材料是負碳的。
相反，石認為這是公眾參與這項技術和其他新興技術的途徑，這些技術最終可能會產生更大的影響。 「這種類型的項目，也許會引發人們對非常規混凝土的進一步興趣，」他說。其他例子包括科羅拉多大學博爾德分校的研究人員開發的用於生產生物水泥的活微藻，或國家再生能源實驗室科學家的工作，以創造一種木質素基樹脂來取代混凝土中的水泥。
其中一些可能比殼基混凝土具有更廣泛的應用，與世界各地用於吸收洪水風險的其他形式的混凝土一樣，殼基混凝土也充滿了限制。一方面，高孔隙率混凝土的抗壓強度也往往低於傳統路面，這意味著它通常不夠堅固，無法用作地基的結構混凝土，也不常用於人流量大的地區。許多透水混凝土混合物也需要定期、專門的維護以防止問題發生。但是，雖然貝殼混凝土可能無法作為大規模解決方案，但威廉斯正在考慮將其用於低承重場所，例如花園、停車場和人行道，這些地方附近的貝殼廢物來源意味著它可能是一種比其他形式的多孔混凝土更好地解決洪水問題。
在氣候變暖的世界中，貝殼混凝土最終可能會成為建築業適應工具包中眾多快速流行的本地化解決方案之一。
威廉斯的團隊現在正在繪製在英國以外的地方可以找到混凝土所需貝類類型的地圖，以便更好地了解還可以在哪裡進行測試。每個地點都面臨自己的工程挑戰，因為不同類型的外殼破裂程度不同，這對其產品的孔隙率很重要。因此，對於英國布萊克浦的城市花園、距離大量蛤和海螺不遠的海濱小鎮，或者法國水域附近扇貝供應充足的自行車道有效的方法，在其他地方可能行不通。
自從人民食品儲藏室安裝外殼混凝土以來已經過去了八個多月，瓊斯說，這是他們多年來第一次沒有洪水的生長季節。 「根本沒有地表水，」瓊斯說。 “我的意思是，我們經歷了一些相當大的陣雨，但你可以立即走出去，沒有任何東西被保留。”
雖然瓊斯對其減少混凝土骨料需求以及提供食物垃圾利用的多功能用途著迷（她認為這“太棒了”），但社區花園的遊客往往被一個更簡單的概念所吸引：“居民只需將水倒入其中即可享受鯨魚的時光。
