传统与可持续的融合：公元前2世纪Bhaja洞穴中有机添加剂在碳中和建筑解决方案中的应用

为解决古代建筑材料的耐久性与现代可持续建筑需求之间的矛盾，研究人员对Bhaja洞穴公元前2世纪的泥灰成分展开多学科分析。通过FTIR、GC/MS和淀粉粒分析等技术，首次揭示其含87%-88%稻壳及黍、绿豆淀粉等有机添加剂，证实了古代低碳建筑技术的科学性。该研究为文化遗产保护提供了新材料依据，同时为开发现代负碳建材提供了传统智慧范本。

　　

在当代建筑行业面临严峻碳排放挑战的背景下，Bhaja洞穴中保存完好的公元前2世纪泥灰装饰引起了科学家的注意。这些历经2000年风雨仍保持结构完整的古老建筑材料，或许隐藏着解决现代可持续建筑难题的钥匙。传统水泥生产贡献了全球8%的CO₂排放，而古代工匠却早已掌握利用农业副产品实现碳中和建筑的智慧。位于印度马哈拉施特拉邦的Bhaja洞穴群，作为早期佛教建筑的代表，其12号窟的泥灰装饰是印度西部最早使用有机添加剂的地饰范例。但长期以来，这些古老材料的成分密码始终未被完全破译。

为揭示这一传统建筑智慧，研究人员采用多学科交叉分析方法展开研究。通过立体显微镜和扫描电镜(SEM)观察微观形貌，结合傅里叶变换红外光谱(FTIR)和气质联用(GC/MS)进行化学成分解析，并创新性地应用ImageJ软件对淀粉粒进行几何特征量化。样本取自12号窟三个不同位置的泥灰层，严格遵循防污染 protocols。

3.1. 稻壳的鉴定与分析
立体显微镜和SEM显示，泥灰中稻壳碎片呈现特有的齿状矩形图案，与现代稻壳形态高度一致。EDX能谱证实其富含非晶态二氧化硅，含量高达87%-88%。这种高硅特性使稻壳在缓慢分解过程中持续释放纤维素和多糖，显著增强泥灰的机械强度和耐久性。

3.2. 黍米颗粒的特征
通过对比参考样本，鉴定出黍米颗粒特有的纵向条纹和乳突结构。这种耐旱作物在德干高原的种植历史与洞穴年代吻合，其淀粉颗粒的几何参数（Feret直径9.27-15.41μm）通过ImageJ量化分析得到确认。

3.3. 亚麻纤维的发现
偏光显微镜下"S型扭转"的纤维特征明确指向亚麻。这些取自植物韧皮部的纤维通过沤麻工艺提取，其网状结构有效抑制了泥灰开裂，这一发现将印度亚麻应用历史追溯至佛教文献记载时期。

3.5. FTIR光谱解析
水提取组分在1080cm^-1和3300cm^-1出现典型多糖特征峰；己烷提取物在2926cm^-1和2855cm^-1显示长链烃信号，证实蜂蜡添加；乙酸乙酯提取谱图的1715-1695cm^-1羰基峰则揭示了天然树脂的使用。

3.6. GC/MS化学成分鉴定
检测到15种特征植物化合物，其中邻苯二甲酸二异辛酯(20.66%)和芥酸酰胺(9.67%)最为突出。这些成分与古代文献记载的添加剂（如菊科红花油、橄榄科古芸香胶）高度匹配，构成完整的有机粘结体系。

这项研究首次系统揭示了Bhaja洞穴泥灰的"生物配方"：以稻壳为基质（87%-88%），辅以黍/绿豆淀粉提供粘结性，亚麻纤维增强韧性，蜂蜡和天然树脂赋予防水性能。这种多组分协同体系不仅解决了传统泥灰易开裂的问题，其多孔结构还具备优异的隔热隔音性能。更重要的是，这种完全基于农业副产品的建筑材料方案，实现了从生产、使用到降解的全生命周期碳中和，为现代建筑行业提供了可量产的环保解决方案。

该成果的突破性在于将古代经验转化为可量化的科学数据：稻壳中二氧化硅的缓释机制、淀粉-蛋白质的协同粘结效应、纤维-树脂的复合增强原理等，均得到现代分析技术的验证。在孟买地区湿度波动达90%的严酷环境中，这些泥灰能保持两千年不损，其耐久性甚至超越部分现代建材。研究团队建议，下一步应通过加速老化实验和力学测试，建立古代配方与现代标准的性能对照体系，推动这类生物基材料进入建筑规范。这项发表于《Cleaner and Circular Bioeconomy》的研究，为传统工艺与现代科学的对话树立了典范。