根据Statisa 的数据， 1995 年至 2020 年间，全球水泥产量从 13.9 亿吨跃升至 41 亿吨，使其成为地球上仅次于水的第二大用途广泛的物质。由于混凝土无处不在，而且其二氧化碳 (CO 2 ) 排放量很高。“人类需要找到混凝土的替代品，”土木、环境与建筑工程副教授 Nima Rahbar 说。正如发表在《物质》杂志上的那样，WPI 的研究导致了一种自我修复的酶结构材料 (ECM) 的诞生，研究小组将其描述为一种“有生命的材料”，“提供了修复甚至替代传统的混凝土。”“生物酶是驱动化学反应的催化剂。该材料使用一种酶，称为碳酸酐酶，存在于所有活细胞中。碳酸酐酶与 CO 2有效反应，并且具有从大气中快速去除温室气体的独特能力。这种特性使我们能够配制出一种负碳材料，我们希望最终可以取代混凝土，”Richard Whitcomb 教授说化学和生物化学 苏珊娜·斯卡拉塔。
ECM 是通过一个涉及酶反应的过程制成的，该过程会产生碳酸钙晶体，它是材料的主要成分。材料中还添加了一种沙浆，以及一种聚合物，它在材料的早期阶段将材料固定在一起，就像在建筑物建造过程中使用脚手架一样。如果随着时间的推移因磨损或其他损坏而出现裂缝，这种材料也可以自行愈合，并通过多达六个自我修复周期保持其强度。
这项研究建立在 Rahbar、Scarlata 和博士之间的跨学科合作之上。学生王帅。该团队之前创造了一种新型的自愈混凝土。新的负排放建筑材料更进一步，留下混凝土，创造出一种全新的物质，部分由二氧化碳制成：CO 2在生产过程中进入材料，材料在生产过程中也会消耗CO 2自愈过程。事实上，该团队设计了一个计算结果，显示一立方码的 ECM 储存 18 磅的 CO 2，而一立方码的混凝土排放 400 磅的 CO 2 。
通过广泛的测试和实验，研究小组发现这种材料具有他们所说的“出色”抗压强度，可与传统砂浆相媲美，使其强度足以在桥梁或建筑物的建设中用作抗压元件。它也不需要像传统砖那样在高温下烘烤，而且可以快速制作，不像固化混凝土需要 28 天。ECM 也可以低成本生产，因为酶的百分比很小。
虽然我们可能不会立即在建筑工地看到 ECM，但我们很快就会看到。研究小组计划尽快采取措施将这种材料带出实验室，首先是通过“优化酶的催化效率、支架的性质和晶体结构的力学”来增强 ECM 的性质，然后开始将产品商业化。