水泥是生產混凝土必不可少的材料,在生產過程中會排放出大量的CO2,據推測其CO2總排放量達到約550億t,相當于人類活動以來CO2總排放量的5%,加重了全球氣候變暖問題。發展低污染、低能耗、低排放的低碳經濟模式已成為全球共識,在建筑領域內如何減少CO2排放量的技術開發也日益精進。
據日本媒體報道,由東京大學、清水建設等8家單位組成的科研團隊成功開發了世界首例完全可循環型碳中和混凝土制造技術。該技術是以含鈣的水泥、混凝土類廢棄物以及CO2、水作為原料,制造出被稱之為“CCC混凝土(calcium carbonate concrete)”的新型建筑材料,無需使用硅酸鹽水泥,也無需進行水化反應。
由于原材料是廢舊混凝土,并且制造過程中使用了超過原先排放量的CO2對其進行固定化,因此是一種碳中和混凝土,未來也能多次重復循環使用,對于減少建筑業CO2排放量具有顯著作用。
制造技術
CCC混凝土制造是將廢舊混凝土粉碎后,強制析出粒子間的碳酸鈣,并使其硬化形成整塊。為了驗證該原理,科研團隊分別以模擬廢舊混凝土的水泥漿細粉和石英砂作為骨料,使用石灰巖和CO2生成溶液,最后成功制造出CCC混凝土。
制造傳統水泥混凝土CO2的排放量為257~385 kg/m3,而CCC混凝土在制造過程中,不僅大幅減少了CO2的排放量,還能固定吸收空氣中的CO2約124 kg/m3。這意味著每使用1 m3CCC混凝土,合計具有320~460 kg/m3的CO2減排效果。
未來展望
據推測,在日本若能逐步以CCC混凝土取代傳統水泥混凝土,且到2050年混凝土有一半為CCC混凝土的情況下,每年可以減少2 000萬t的CO2排放量,并有620萬t的CO2可固定化。因此,需要擴大CCC混凝土的生產規模,進一步開發CCC混凝土構件工廠的制造技術、CCC混凝土結構物的建設技術以及各種相關技術。
*碳中和(carbonneutrality)是指國家、企業、產品、活動或個人在一定時間內直接或間接產生的CO2或溫室氣體排放總量,通過使用低碳能源取代化石燃料、植樹造林、節能減排等形式,以抵消自身產生的CO2或溫室氣體排放量,實現正負抵消,達到相對“零排放”。
