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导致气候变化的最大元凶之一就在你的脚下，而改变它是一个减少温室气体的有力解决办法。
混凝土中的结合元素——水泥，其生产占2018年全球二氧化碳总排放量的7％。混凝土是地球上最常用的资源之一，全世界年产量约260亿吨。预计混凝土的产量在接下来的至少20年内也不会减少。
鉴于该行业的规模及其排放的温室气体，可重塑混凝土的技术可能对气候变化产生深远的影响。
作为正在致力于解决基础设施和建筑问题的工程师们，我们一直在设计下一代可减少基础设施的碳足迹，并提高耐用性的混凝土。这其中包括将CO2注入混凝土来锁住温室气体，使其强度更高，甚至可以弯曲。
这个行业已经足够成熟至可以产生巨大变化，尤其是在拜登政府承诺在基础设施项目上进行大量投资并同时减少美国的排放量时。但是，要想将CO2广泛地用于混凝土中，以大幅度减少排放，就必须考虑所有与之相关的排放。
对混凝土的重新思考
混凝土由骨料——主要是岩石和沙子，以及水泥和水组成。
因为80%的混凝土的碳足迹都从水泥中来，所以研究人员一直致力于寻找可替代的材料。
工业副产品如铁渣和粉煤灰现在经常用于减少所需的水泥量，这一改变显著降低了所产混凝土的碳排放量。替代黏合剂，例如石灰石煅烧黏土，也可以减少水泥用量。一项研究发现，使用石灰石和煅烧黏土等材料可以减少至少20％的排放量，同时降低生产成本。
除了开发混合水泥外，研究人员和公司还致力于开发将捕获的CO2锁入混凝土用作组成成分，防止其进入大气的方法。CO2可以以聚集体的形式被添加，或在混合过程中被注入。在混凝土浇筑后，也可以使用碳酸固化，将CO2锁入，这也被称为CO2固化。这些过程将CO2从气体转化为矿物，生成固体碳酸盐来提高混凝土的强度。 这意味着建筑时会需要更少的水泥，这将减少相关的排放量。CarbonCure和Solidia等公司已经开发了将这些工艺用于浇筑在建筑工地和预制混凝土（例如煤渣块和其他建筑材料）中的技术。
在密歇根大学，我们正在研究生产可弯曲混凝土的复合材料，这种材料的结构可以更薄、韧性更好，减少所需的钢筋，从而进一步减少相关的碳排放。通过对材料进行工程设计，设计出易于与CO2反应并将其转化为矿物的较小颗粒，以最大程度地存储CO2。
基于CO2的可弯曲混凝土可用于一般建筑、水和能源的基础设施，以及运输基础设施。日本大阪的61层北滨塔和密歇根州伊普西兰蒂的行车桥板均使用了可弯曲混凝土。
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排放周期的挑战
尽管这些尖端技术可以开始解决混凝土基础设施的碳足迹，但障碍仍然存在。
在一项研究中，我们研究了注入CO2的混凝土的排放周期，发现估算值并不总是能抵消CO2的收集、运输和使用所产生的排放。因此我们与同事一起，提出了确保碳固化能有强大排放效益的策略。
总体而言，我们建议制定CO2固化方案的标准。实验表明，CO2固化可以提高混凝土的强度和耐久性，但其结果因特定的固化程序和混凝土混合物而异。研究改善固化过程中的条件和步骤时间可以提高混凝土的性能。用电量——固化过程中的最大排放源，可以通过简化流程减少，甚至可能用废热代替。
使用一些耐用性更高的先进混凝土混合物，尤其是可弯曲的混凝土，或能解决这些问题。
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融合基础设施和气候政策
2020年，各行各业的公司都宣布迈出了减少碳排放的一步。但是，要改变建筑业，仍然需要政府的投资和采购政策。
地方政府正在迈出第一步。全国各地都出现了“低碳混凝土”的法规和项目，以减少混凝土中的水泥含量。其中包括加利福尼亚州的马林县、纽约的哈德斯廷·哈德逊，以及俄勒冈州波特兰市的试点人行道。
在纽约和新泽西州，立法者提出了州级的政策，在招标过程中为混凝土排放量最低的提案提供价格折扣。这些政策可以作为减少碳排放在混凝土或其他建筑材料中生产的蓝图。
在全国范围内，联邦政府管理的基础设施的溃烂一直是一个持续增长的危机。 拜登政府可以着手解决这些问题以及气候变化，并通过战略基础设施计划来创造就业机会。
交通部长皮特·布蒂吉格（Pete Buttigieg）最近宣布，“在推进美国基础设施建设方面，存在创造就业机会，促进公平和实现气候成就的巨大机会。” 将低碳混凝土提升为全国性气候解决方案的政策可能会随之而来。
撰文：Lucca Henrion，密歇根大学全球二氧化碳倡议研究员。
翻译：祝青怡
审校：马一瑗
引进来源：theconversation
本文来自：中国数字科技馆
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