新型碳化混凝土可以储存二氧化碳，同时仍然坚固

您喜欢您的混凝土，静止的还是闪闪发光的？

它可能代表一种使建筑行业更具可持续性的新方法。 

图片来源：Alessandro Rotta Loria/西北大学

西北大学的工程师发现了一种新的混凝土制造工艺，可以使用碳酸溶液储存大气中的二氧化碳 (CO2)。混凝土与传统版本一样坚固耐用，而且易于制造。

当谈到水的类型（静止水或碳酸水）时，您可能会想到餐厅服务员提供的选择。然而，这两种选择在建筑行业也发挥着作用。

传统上，混凝土是通过水泥和水的混合物制成的，形成糊状物。然后将该糊状物与沙子和砾石形式的骨料混合。当这些成分混合时，它们会硬化并与骨料结合，形成我们在建筑中使用的固体物质。

然而，这并不是一个绿色产业。最常见的波特兰水泥的普通生产是 CO2 排放的巨大贡献者。事实上，全球水泥生产是人为碳排放的第三大来源 (8%)，仅次于化石燃料和土地利用变化。

但还有其他选择。事实上，碳化混凝土因其固有的碱性而具有很高的储存CO2的潜力，可以将温室气体转化为主要由碳酸钙（CaCO3）组成的固体晶体。 ）。这些晶体比水泥结构的寿命更长，因此它们是储存 CO2 的理想方式。  

使用此解决方案的想法首次提出于 20 世纪 70 年代，但直到最近几年才受到有限的关注。

以这种方式储存 CO2 的过程有两种形式：硬化混凝土碳化或新拌混凝土碳化。前者是在高压下向实心混凝土块注入 CO2 气体，而后者是在水、水泥和骨料混合时将气体注入到混合物中。

然而，实现这些过程的技术有其局限性。尽管使用频率很高，但它们的碳捕获效率都很低，而且该过程也会削弱混凝土的强度。也就是说，到现在为止。

在实验室实验中，西北大学工程师实现了高达 45% 的 CO2 封存效率。这意味着在制造过程中注入混凝土的 CO2 近一半都被捕获和储存。

西北大学的亚历山德罗·罗塔·洛里亚（Alessandro Rotta Loria）领导了这项详细介绍该解决方案的研究，他在一份声明中表示：“水泥和混凝土行业对人为造成的 CO2 排放有很大贡献。”

“我们正在尝试开发降低与这些行业相关的 CO2 排放量的方法，并最终将水泥和混凝土变成巨大的‘碳汇’。我们还没有实现这一目标，但我们现在已经有了一个解决方案。新方法可以重复利用这种完全相同的材料制造混凝土时排放的部分 CO2。我们的解决方案在技术上非常简单，工业界应该相对容易实施。 ”

那么他们是怎么做到的呢？在他们的方法中，工程师们使用了新拌混凝土工艺，但他们没有同时将气体注入混合物中，而是将其与少量粉末一起单独注入水中。通过将这种碳酸悬浮液添加到其余成分中，他们创造了一种在制造过程中吸收 CO2  的混凝土。

Rotta Loria 补充道：“与目前碳酸盐新拌混凝土方法中通常采用的水、水泥和骨料的混合物相比，我们方法中的碳酸水泥悬浮液是一种粘度低得多的流体。”

“因此，我们可以非常快速地混合它，并利用产生碳酸钙矿物质的化学反应的非常快的动力学。与将 CO2 注入新拌混凝土中相比，其结果是混凝土产品中碳酸钙矿物质的浓度显着提高。 ”

如果这本身不是一项成就，那么进一步的分析表明，新型混凝土的强度和耐久性可以与普通混凝土相媲美。

“碳酸化方法的一个典型局限性是强度经常受到化学反应的影响，”罗塔·洛里亚 (Rotta Loria) 说。 “但是，根据我们的实验，我们表明强度实际上可能更高。我们仍然需要进一步测试这一点，但至少我们可以说它是不妥协的。因为强度不变，所以应用也不变。它可以用于梁、板、柱、地基——我们目前使用混凝土的一切。 ”

“这项研究的结果强调，尽管水泥基材料的碳化是一种众所周知的反应，但通过更好地了解与材料加工相关的机制，仍有进一步优化 CO2 吸收的空间，”研究合著者 Davide Zampini 总结道。

该研究发表在《自然》杂志上。