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混凝土是世界上使用最廣泛的建筑材料，全球多達(dá)8%的CO2排放是由混凝土生產(chǎn)造成的，其中大部分來(lái)自于將石灰石加熱到非常高的溫度以產(chǎn)生鈣，這是形成混凝土的化學(xué)反應(yīng)的一個(gè)關(guān)鍵成分。近日，由東京大學(xué)、清水建設(shè)等8家單位組成的科研團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一種工藝，通過(guò)回收廢舊混凝土并將其與捕獲的CO2相結(jié)合來(lái)制造混凝土，以多種方式同時(shí)減少混凝土的碳足跡。

以前的研究是通過(guò)減少或取代結(jié)合劑的方法，在混合物中使用捕獲的CO2，或甚至提高成品吸收大氣中CO2的能力。新工藝是把廢舊混凝土粉碎后，強(qiáng)制析出粒子間的碳酸鈣，并使其硬化形成整塊。科研團(tuán)隊(duì)為了驗(yàn)證原理，分別以模擬廢舊混凝土的硬化水泥漿細(xì)粉和石英砂作為骨料，使用石灰?guī)r和CO2氣體生成溶液，最后成功制造出新型建筑材料——“CCC混凝土（Calcium Carbonate Concrete）”。碳酸鈣混凝土無(wú)需使用硅酸鹽水泥，也無(wú)需進(jìn)行水化反應(yīng)，是可循環(huán)型碳中和混凝土制造技術(shù)。

這種新材料是由舊混凝土瓦礫制成的，不僅延長(zhǎng)了其壽命，同時(shí)制造過(guò)程可以在大約70°C的溫度下進(jìn)行，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于燃燒石灰石所需的溫度（1000°C以上）。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，與之混合的CO2可以來(lái)自工業(yè)廢氣或直接從空氣中提取。

在測(cè)試中，該團(tuán)隊(duì)用硬化水泥漿（HCP）或硅砂來(lái)制作樣品塊。這個(gè)過(guò)程從碳酸氫鈣溶液開始，由石灰石粉末、去離子水和CO2氣體組成。然后，該溶液被泵入一個(gè)含有HCP粉末或硅砂的模具中，然后被加熱到70℃，最終制造出CCC混凝土。

傳統(tǒng)水泥混凝土的CO2排放量為257~385kg/m3，而在CCC混凝土的制造過(guò)程中，不僅大幅減少了CO2排放量，并且吸收固定了空氣中的CO2約124kg/m3。這意味著每使用1m3CCC混凝土，合計(jì)將具有320～460kg/m3的CO2減排效果。

雖然CCC混凝土可能對(duì)環(huán)境有益，但砌塊的平均抗壓強(qiáng)度為8.6MPa，低于用波特蘭水泥制成的混凝土。然而，該團(tuán)隊(duì)表示，它仍然可以在較小規(guī)模的建筑中找到用途，并可以通過(guò)進(jìn)一步的工作加以改進(jìn)。

該研究團(tuán)隊(duì)的Takafumi Noguchi教授表示：“雖然在這一領(lǐng)域取得進(jìn)展令人激動(dòng)，但仍有許多挑戰(zhàn)需要克服。除了提高碳酸鈣混凝土的強(qiáng)度和尺寸極限，如果能進(jìn)一步減少使用生產(chǎn)過(guò)程中的能源就更好了。希望未來(lái)碳中性碳酸鈣混凝土將成為混凝土的主流類型，并成為氣候變化的解決方案之一。”

據(jù)推測(cè)，如若CCC混凝土能逐漸取代傳統(tǒng)的水泥混凝土，日本2050年在使用一半混凝土為CCC混凝土的情況下，每年可以減少2000萬(wàn)噸的CO2排放量、有620萬(wàn)噸的CO2可固定化。