新科技能大幅减少水泥制造和混凝土过程中的碳排放。
混凝土可谓无所不在:建筑物、道路、人行道、桥梁,以及所有可想到的结构体的基础。人类所制造出来的混凝土,是当前产量最多的人造物,而且由于全球性的发展,产量还在增加,尤其在中国和印度。水泥混凝土是把砂砾碎石形塑成固体的粉状黏结剂,是地球上能源密集度最高的产品之一。里面的石灰石,是在巨大的窑炉中,使用烧到1450℃纯度极高的化石燃料所制成。制造过程中,经由化学反应而生成的二氧化碳副产物甚至比石灰石更多。每制造一公斤水泥,就会释放一公斤的二氧化碳到大气之中。每年全世界的水泥和混凝土所产生的二氧化碳就占人类二氧化碳总排放量的9%。
近百年来,人类制造水泥和混凝土的方式都差不多。实验证实,混合物中的一部分水泥,可以用?烧的黏土或由飞灰和炉渣等废料提取的成分来取代,不但能维持混凝土强度,还能减少二氧化碳的排放量。虽然当前供给仍无法赶上需求,但这类替代品可一定程度上减少二氧化碳的排放量。
另有一些替代材料和工序可以大幅减少碳排放。有些已经广为使用,有的则在实验阶段。由于大多数水泥和混凝土都是在当地或附近区域制造,与使用地点相距不远,因此替代材料的取得、符合建物标准使用规范的修订、重建的资金成本以及市场接受度,都是实际挑战。
2014 年,水泥和混凝土制品所产生的25亿公吨的二氧化碳排放量,就占了全球人类活动二氧化碳总排放量的8~9%。预计到了2050年,水泥和混凝土的需求会比2014年再增加12~23%。2021年生产了约43亿公吨水泥。
水泥的制造过程会消耗大量能源,大部分为会产生二氧化碳的化石燃料。某些步骤甚至会直接排出二氧化碳,尤其是制造石灰石(步骤3)和熟料(固化剂)(步骤4)。以再生能源取代化石燃料并在制造过程中提升效率,可减少碳足迹高达40%。若使用不同原料来制造熟料,可能大幅降低剩下这些60%的碳排放。
诸如石灰石或白垩等含有碳酸钙的沉积物,都是从采矿场开采而出。这些沉积物有可能包含硅、铝或铁的少量黏土。这些原料会被碾碎成小于十公分的碎片,接着磨成称为生料的粉末。