減少建築業碳排放的混凝土解決方案
東京大學研究人員開發的再生混凝土解決方案,可以減少建築業的碳排放。碳酸鈣混凝土是由廢棄混凝土和空氣或工業廢氣中的二氧化碳所製成。它顯現出作為未來建築材料的前景,尤其是對在自然資源有限的地方。
據估計,世界上大約7%的二氧化碳排放來自於混凝土的主要成分,水泥的製造和使用。而這7%的很大一部分是由於鈣的必要使用,而鈣通常是要經過燃燒石灰石所獲得。
東京大學建築系丸山一平教授,和C4S(Calcuim Carbonate Circulation System for Construction; 建築用碳酸鈣循環系統)專案經理野口孝文教授,提出並證明了一種可以減少混凝土使所用造成的碳排放量的新方法。這種方法可以將廢棄的混凝土和捕獲的二氧化碳結合起來,以一種新的工藝將它們組合成一種可用的混凝土,稱為碳酸鈣混凝土。
受到水生生物隨著時間,硬化成化石的啟發,丸山想知道從死亡的有機物,形成硬質碳酸鈣沉積物的相同過程,是否可以應用於混凝土。鈣對於水泥和水之間形成混凝土的反應至關重要,丸山認為這是一個可以研究以一種碳密集程度較低的方式,來執行相同功能的機會。
兩個碳酸鈣混凝土樣品,一個使用硬化水泥漿(左),另一個使用矽砂。這兩種原材料都是常見的建築和拆除廢物。 (圖片來源: 2021 丸山等人)
“我們的概念是要從廢棄的混凝土中獲取鈣,不然它們就會被浪費,”丸山說。“我們將其與工業廢氣,甚至是空氣中的二氧化碳結合起來,並在比目前用於從石灰石中,提取鈣的溫度低得多的溫度下進行此操作。”
碳酸鈣是一種穩定的材料,因此可被作為耐用的建築材料,而且能夠因此回收大量的材料和廢物也是一個很大的好處。但是,碳酸鈣混凝土目前還不能替代典型的混凝土,因為它不像典型的混凝土那麼的堅固,不過對於一些簡單的建築項目,如小房子,就不會是問題。我們目前也只製作了幾厘米長的小磚塊。
“在這一領域取得進展的確令人感到興奮,但我們仍有許多挑戰需要克服,”野口說。“除了提高碳酸鈣混凝土的強度和尺寸限制外,如果我們能進一步減少生產過程的能源消耗,那就更好了。但是,我們希望在未來幾十年,碳中和碳酸鈣混凝土能夠成為混凝土的主流,並成為應對氣候變遷的解決方案之一。”