2023 年 5 月，自然科研出版的《科學報告》刊載了一篇論文，日本北九州大學的西斯萬蒂·祖萊達（Siswanti Zuraida）等其他兩位研究人員，采用一種特殊材料建房子，這種材料就是紙尿褲。

(資料圖)

相關論文截圖

研究人員發(fā)現(xiàn)，在單層建筑使用的混凝土和砂漿中，可以加入廢棄后粉碎的一次性紙尿褲。粉碎后的一次性紙尿褲最多可以替代結構柱和結構梁使用的 10% 的砂子，但不改變房子原本的承載力。他們甚至還用這些材料在印度尼西亞建了一座小房子。

面對這么一條“有味兒”的新聞，你可能會陷入沉思，用廢棄紙尿褲取代砂子能減少垃圾，聽起來好像挺環(huán)保。可節(jié)約出來的砂子能值幾個錢呢？再仔細一看這篇論文，作者西斯萬蒂·祖萊達來自印度尼西亞，進行這項研究的目的也是為了緩解印度尼西亞因城市化和人口增長加劇而產生的建筑材料缺乏的問題。

不過，印度尼西亞可是一個由 17000 多個島嶼組成的國家，按理說，這樣的國家最不該缺乏的，就是砂子。這不禁讓人好奇，這群人真的是為了做研究嗎？

用紙尿褲建造的房屋原型的前立面，圖片來源：《科學報告》

先別著急嘲諷，這篇論文能讓《科學報告》雜志報道，那是有原因的。

細心的讀者可能已經注意到了，前文我們用的是“砂子”并不是“沙子”。這兩者不是同一種東西。字典里，沙子指的是非常微小的巖石粉末，而砂子是微小的巖石粉末，相差“非常”兩個字，是因為兩者的大小有差異。在工業(yè)領域， “砂子”是一類有一定質量要求的土類，是現(xiàn)代社會重要的材料，比如建筑中要用砂子制作砂漿、制造玻璃要提取砂子中的二氧化硅、制造芯片也需要從砂子里提取硅。

因此，盡管這些島嶼國家沙灘廣闊，并不缺“沙子”，但他們真的缺“砂子”。因此看似取之不竭的“沙子”，其實并不能替代“砂子”作為建筑材料、制造材料。而“砂子”是真的已經不夠用了。

砂子都從哪里來？

與細軟的沙子類似，砂子也是巖石經歷風化和侵蝕形成的，只不過砂子的顆粒尺寸比沙子大一些。砂子的主要成分是二氧化硅，但是也含有各種雜質，因此會呈現(xiàn)出不同的顏色。

一般來說，砂子分為三類：

一種是沙漠里的砂子；

一種是海邊的海砂；

還有一種是河里的河砂。

這三類砂子最大的區(qū)別就是它們的顆粒大小和光滑程度。沙漠里的砂子和海砂經過長時間摩擦，顆粒只有零點幾毫米，而且表面非常光滑。相比之下，河砂的直徑在 1 毫米左右，表面更粗糙。

這種區(qū)別，在建筑領域直接就是能用不能用的差異。現(xiàn)代建筑最常用的混凝土需要混合水泥、砂漿之類的原料，其中的砂漿不能太細，一般要選用河砂才行。沙漠里的砂子太小太滑，用它來蓋房，混凝土的強度就不達標。阿聯(lián)酋首都迪拜就坐落在沙漠之中，但是還要進口大量的河砂用于建筑。

此前新華社報道的迪拜進口砂子的相關新聞。圖片截取自新華網文章《被忽略的“沙子危機”》

海砂含有大量鹽分，同樣不適合用于建筑。用海砂制作混凝土，一段時間之后，建筑就會出現(xiàn)墻壁或者天花板剝落，露出里面的鋼筋。在我國臺灣省，這種用海砂建筑的房子叫做海砂屋，容易形成危房。即便沒有到危險的程度，這類房子的質量也很差。有不法商人以次充好銷售海砂屋，經常造成糾紛。

沙漠里的砂子和海砂都不行，就只剩下河砂這一個選擇了。過去幾十年，你的家鄉(xiāng)附近如果有河流，或許經常能看到來回作業(yè)的采砂船，采集的河砂就是用來建筑的。

河砂是一種重要的建材，許多國家都要進口。過去，咱們中國經濟剛剛起飛，建筑需要的砂子有限，河砂看似取之不竭，為了賺取外匯，中國每年還能出口一些河砂。后來，中國的城市化進程不斷加快，就變成了河砂進口國。河砂價格也翻了多倍。搜一下新聞就會發(fā)現(xiàn)，過去幾年，有些地區(qū)甚至限制河砂離開本地，背后的原因就是河砂太寶貴了。

還有，開采河砂其實對生態(tài)破壞嚴重，非法采砂船把河底挖得千瘡百孔，不僅影響當?shù)氐纳铮€會改變河床地貌地形，影響下游的橋梁、堤岸和管道，影響所在地的水質和水位，甚至危險河流防汛。因此，2022 年中辦國辦印發(fā)了《關于全面推行河長制的意見》，其中就有清理整治非法采砂的內容。砂子短缺造成了砂子暴利，不嚴格治理，采砂就可能造成大問題。

看到這里，你就明白了三位科學家的用意。

單論砂子的數(shù)量，許多地方都是足夠的。但是用來建造房屋的河砂，就不一定夠用了。用紙尿褲之類的垃圾取代一部分砂子，減少垃圾可能還在其次，首先是節(jié)約砂子本身。這篇論文也提到，這種垃圾利用的辦法可以用在貧困地區(qū)，用便宜的材料建造堅固的建筑。看來，這個研究值得繼續(xù)深入，看看還有其他哪些便宜材料可能取代砂子。

砂子還有什么用？

聊完了建筑用的河砂，有人已經想到了下一層。剛才提到，咱們國家的砂子也很緊張，現(xiàn)在需要依賴進口，那會不會沒有砂子可用？或者有沒有可能進口受阻，因為這種最常見的東西，遭遇卡脖子呢？

要回答這個問題，我們要再看看砂子的幾個常見用途。目前來看，除了混凝土里的砂子，其他建筑用啥還沒有遇到短缺的問題。混凝土對砂子要求特殊，也有其他解決辦法，比如把巖石用機器粉碎，做成人工砂。這個辦法造出來的砂子，自然沒有大自然準備好的河砂便宜。但是，不采取這種辦法，一味在河流中索取，造成的破壞可能更昂貴。

砂子還有兩個用途，一個是去除雜質，用二氧化硅制作玻璃。這個工藝不需要河砂，目前看還沒有砂子不夠的風險。另一個就很關鍵了，是用砂子提取硅，作為半導體材料，制作芯片。這種砂子是純度很高的高純石英砂，能用在光纖、光伏電池、光學設備還有半導體等領域。

除了建筑行業(yè)，砂子在半導體制造等技術領域也很重要。

2010 年以前，我國需要從美國公司進口高純石英砂，這家公司擁有巨大的礦山，能出產純度很高的石英砂。2010 年之后，我國擁有自己的高純石英砂生產能力，材料既有國產，也有進口，不再依賴于同一家公司。看到這里，你可以稍稍放心，高純石英礦這種資源，還不至于被少數(shù)外國公司手拿把攥。

總結一下，砂子不夠用，這是一個現(xiàn)實的危機，主要是用于建筑的優(yōu)質砂子越來越少。我國一面治理非法采砂，一面解決砂子生產問題，但砂子確實越來越珍貴的問題不會消失，需要珍惜使用。最后，半導體和光伏行業(yè)需要的高純石英砂也是重要的資源，目前我國有生產能力，也有多個進口渠道。小小的砂子，也有資源問題。“紙尿褲蓋房”這種研究，未來可能越來越多。

策劃制作

作者丨陳朝北京師范大學認知神經科學碩士

審核丨朱絢絢北京市市政工程設計研究總院有限公司高級工程師

策劃丨崔瀛昊

責編丨崔瀛昊

（科普中國）

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