图片来源:Rick Kimpel /Cc by-sa 2.0Flickr /
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最近，一屋子的材料科学家聚集在加州大学洛杉矶分校(UCLA)参加一个关于“建筑材料的重大挑战”的会议，他们在房间里慢慢地走过一块砖大小的白色方块。他们手中短暂地握着其中一个重大挑战的解决方案的一部分。这种白色的块状材料坚如磐石，重量轻得惊人，是水泥的新替代品。水泥是将骨料或碎石粘合在一起的胶水，可以制成世界上最普遍的建筑材料:混凝土。
水泥的生产——推及混凝土的生产——对环境的影响很大，这主要是因为加热水泥的关键成分石灰石以及随后的化学过程需要消耗大量的能源。在制造水泥的过程中，二氧化碳的排放量占水泥重量的80%以上，占人类二氧化碳排放量的5%左右。
尽管生产白色方块仍然需要一些排放二氧化碳的燃料，但二氧化碳也是用于制造它的成分之一。这种类似水泥的物质尚未命名，其质量约为二氧化碳的三分之一;它通过将二氧化碳封存在成品中来减少碳足迹。
混凝土，以及用来粘合混凝土的水泥，是世界上使用最广泛的材料，而且它的使用量还在上升。从2011年到2013年，中国使用了超过65亿公吨(72亿吨)的水泥，比美国整个20世纪的使用量还要多。从2006年到2050年，全球水泥产量预计将增加到每年37亿公吨(41亿吨)到44亿公吨(49亿吨)之间。由于混凝土不会消失，降低其生产的碳强度正成为全球的当务之急。
人们正在开发新的技术和方法来减少混凝土对环境的负面影响——从利用工业副产品来减少水泥使用量，到回收现有混凝土，到生产自愈混凝土以减少对新混凝土的需求，再到创造全新的材料。
不存在完美的解决方案
苏格兰阿伯丁大学(University of Aberdeen)教授弗雷德里克·p·格拉瑟(Fredrik P. Glasser)解释说，这种白色水泥块并非完全无碳，也不能完全取代典型的水泥。格拉瑟是开发这种水泥替代品的团队成员之一。在这种情况下，石灰石被来自卡塔尔水泥生产设施和海水淡化厂的废弃二氧化碳和镁所取代，但仍然需要高热量的碳排放。
格拉瑟说，与其说是更换水泥，不如说是重新利用水泥产生的大量二氧化碳。他说:“重点必须放在吸收二氧化碳并从中生产有用的产品上。”
他正在帮助开发的材料距离上市还有几年时间，但在测试中，它被证明是建筑项目中一些混凝土和绝缘材料的可行替代品。他的目标不是与水泥竞争，而是“蚕食”目前水泥用途的“边缘”，减少全球对水泥的需求和水泥产生的碳排放。
世界各地的研究人员和企业都在试图找到其他方法来开拓这个市场——通过开发新的材料方法或简单地使混凝土对环境的危害更小。
加拿大一家公司的简单技术
加拿大公司CarbonCure技术开发了一种工艺，将废弃的二氧化碳注入到典型的混凝土生产过程中，有效地用二氧化碳替代少量水泥，而不影响混凝土的强度或完整性。一旦进入混合物，二氧化碳就会变成碳酸钙，这是一种用于生产传统水泥的石灰石的化学等价物。
据该公司技术开发副总裁肖恩·蒙克曼(Sean Monkman)说，北美有四家混凝土生产商已经开始使用CarbonCure的技术，包括亚特兰大的Argos公司和弗吉尼亚州斯春菲尔德的Vulcan公司，还有大约十几家正在谈判许可。蒙克曼说，一位用户在安装该技术后的一周内，通过用废弃的二氧化碳取代混凝土混合物中的一些碳密集型水泥，二氧化碳排放量从124.5公吨(137吨)下降到119公吨(131吨)。
CarbonCure公司的技术是对混凝土生产过程的一个小改造——只需要一个计算机系统、一个废二氧化碳罐和一个可以将二氧化碳泵入混凝土混合物的管子。“这很简单。它不需要对正常的运作方式进行任何巨大的改变，”蒙克曼说。“对于混凝土这样的保守行业来说，如果人们想要这样做，就必须简单。”
许多业内人士承认，变化是缓慢的，这使得新的材料方法难以流行起来。虽然普通水泥的碳足迹很高，但仍然没有更便宜的选择。
通过将混凝土转化为骨料来回收混凝土
另一种减少混凝土碳足迹的方法是回收它。圣母大学的研究人员正在开发一种具有成本效益的方法，通过这种方法，预制混凝土的生产商(将混凝土制成模具并带到建筑工地)可以有效地将废弃混凝土回收成骨料，并将其重新用于建筑梁的生产。
领导这项研究的工程学教授叶海亚·库拉马(Yahya Kurama)说，开采用于制造混凝土的骨料(通常来自河床和山顶)对环境的危害在很大程度上被忽视了。他说:“你不仅在破坏环境，还在消耗能源把这些材料挖出来，然后你还必须运输它们。”通过减少原始骨料的开采量，混凝土公司可以减少对环境的影响和成本。
另一种减少对新混凝土需求的方法是自愈合混凝土的出现，这种混凝土混合了各种聚合物、细菌和可自动对裂缝做出反应的愈合剂。英国的研究人员目前正在测试一些实验性的自修复混凝土，其中包括一种嵌入微小胶囊的混凝土，当混凝土开裂时，胶囊会打开，形成新的固体碳酸钙。
这些方法本身都无法消除混凝土对环境的影响。但选择越多，这个行业的可持续性就越强。
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内特·伯格(Nate Berg)撰写有关城市、科学和设计的文章。这篇文章最初发表于Ensia这是一本涉及环境和可持续发展问题的非营利性杂志。
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7评论
这是第一步?明确定义。最关心的?本文中使用的术语水泥并不是“水泥”，而是一种非常特殊的水泥:硅酸盐水泥。天然水泥的生产对生态的破坏远不及波特兰水泥的生产。
什么是天然水泥?
http://www.freedomcement.com/http://www.rosendalecement.net/
什么是天然水泥?
天然水泥是由高粘土含量的石灰石(泥质石灰石)制成的水力水泥。它与建筑石灰不同，建筑石灰是由粘土含量较低的石灰石制成的，因为石灰不是水力的(不会在水下凝固)。
石灰和天然水泥都是通过将石灰石加热到大约900到1100摄氏度来生产的，这时束缚在石头内部的二氧化碳就会释放出来。在生产石灰的过程中，燃烧的材料是生石灰，然后与水混合制成建筑石灰，也称为熟石灰，如果使用过量的水，则称为石灰腻子。生石灰的水化过程是熟化，熟化时，生石灰会碎成细小的颗粒。然而，烧过的天然水泥岩石与水混合后不会溶解。相反，在使用前必须将其碾碎成粉末。产生的粉末是天然水泥，与水混合后会凝固，并通过水泥水化过程硬化。
当石灰用于砖石砂浆和渲染时，它不会因为与水混合而凝固，而是必须与空气中的二氧化碳反应才能固化和硬化。这是一个缓慢的过程，通常需要几周或几个月的时间来建立显著的初始力量。
硅酸盐水泥是由石灰石、页岩、石膏和其他添加剂的人工混合物制成的。混合物被加热到大约1400C，此时各组分融合形成熟料。熟料被研磨成细粉，与水混合后凝固。
“天然水泥”也很弱(1100psi @ 28天，即使是超级丰富的1:2混合)，凝固速度快(但固化速度慢)。与波特兰水泥相比:3000(电子邮件保护): 5。净差异-你需要超过5倍的天然水泥。在同等强度的基础上，它不太可能更节能。但请随意发布psi和混合调整后的btu数据，而不是不支持的声明。
天然水泥最终干燥至3000psi，一个月后达到约2200psi，并迅速凝固;例如，Rosendale水泥公司还提供了一种“快凝天然水泥”，7天内就能达到2000psi以上:http://www.edisoncoatings.com/ROSENDALE_10C-14.pdf在同等实力的基础上，它在体现能源、能源效率、模具管理和直接的吸引力方面远远领先于波特兰，以至于它的表面上对任何人来说都太有意义了。当然，如果你总是赶时间，那么波特兰和石油就是你的“朋友”。
格雷格,
这很有趣——就像你的很多帖子一样——但当你把它们与菲亚特货币和企业贪婪阴谋论的讨论联系起来时，它会分散你的注意力，削弱你的观点，这些理论充其量与正在讨论的问题没有什么联系。
在我的书里，背景就是一切，马尔科。人们拒绝无毒材料是有原因的，恕我直言，这真的与科学无关，而是与我们此刻必须应对的大规模市场扭曲有关。当房间里有一只800磅重的大猩猩时，我觉得有必要尽可能地承认它。例如，当我听到有人抱怨“气候变化”，没有提到造成这种情况的实际原因，更不用说解决这些原因了，我需要改变话题:禁止在泰坦尼克号上使用塑料吸管和塑料袋，例如，这无助于它的沉没;但是，和船上的其他人商量改变泰坦尼克号的航线，然后就这么做了?对我来说更有说服力。谢谢你的反馈，当然!
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