加拿大公司开发负碳混凝土技术

加拿大蒙特利尔的Carbicrete 公司开发了一种将碳隔离在混凝土中的技术,这项技术消除了对钙基水泥的需求。钙基水泥石传统水泥的关键成分,占全球二氧化碳排放量的8%。该公司首席执行官克里斯·斯特恩表示:这项技术可以每年减少产生22亿吨碳排放。

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无水泥工艺

Carbicrete 的技术减少了对水泥的需求。水泥作为粘合剂占传统混凝土的12%左右,但占材料碳足迹的一半。为了制造水泥,碳酸钙(通常以石灰石的形式)被加热到大约1480℃以提取氧化钙。这个过程将占石灰石质量40%的二氧化碳释放到大气中。这种能源密集型工艺通常由化石燃料提供动力,从而产生额外的排放。根据荷兰环境评估局2014年的一项研究,水泥生产的二氧化碳排放占全球排放量的10%。

Carbicrete 的方法规避了这些排放,每个混凝土砌块减少了大约两公斤的二氧化碳。该公司使用炼钢过程中的一种废副产品 – 含有氧化钙的炉渣作为替代品。在传统的混凝土生产过程中,水泥用水固化,使钙与周围空气中的二氧化碳发生反应,并将其转化为强化碳酸钙。但在Carbicrete的系统中,氧化钙被直接注入从工业场所捕获的二氧化碳。这种固化过程会产生碳酸钙,有助于强化混凝土。

“我们制造的混凝土砌块的化学成分与普通混凝土砌块完全相同,但是完全不同的方式,”斯特恩解释说。“它有效地完成了与普通混凝土产品水合作用相同的工作。”

这个固化过程需要24小时,每个混凝土砌块通过将它们转化为稳定的矿物质来储存3kg二氧化碳,同时在固化过程中从周围空气中抽取额外的1kg二氧化碳。

材料性能

与水泥基混凝土砌块相比,Carbicrete的混凝土砌块表现出更好的物理性能和耐久性。它们具有相同的吸水性能,但抗压强度更高,可达30%,并表现出更好的抗冻/抗融性,而材料成本比传统混凝土低20%左右。

全生命周期分析

Carbicrete 使用行业标准LCA全生命周期分析方法验证其混凝土砌块的环境影响。由于其在生产过程中完全避免了水泥的使用,因此没有二氧化碳的排放,而在其固化的过程中,大量封存的二氧化碳使得产品整体表现出负碳排放。即使考虑到额外的运输和转换的影响,Carbicrete的完整LCA依然表现为净负碳,这也是它被广泛认可的原因。

据Carbicrete的工程师称,每生产一单位的水泥基混凝土砌块将排放2kg的CO2,而生产一单位同样的Carbicrete混凝土砌块将减少3kg的CO2.

Carbicrete 将其技术授权给混凝土制造商,与其合作的建筑材料制造商帕特德拉蒙德称,作为北美最大的预制混凝土板制造商,他们每年生产超过100万块混凝土砌块,如果使用Carbicrete的技术,每年将减少3000吨二氧化碳,这相当于一个3500英亩森林一年的碳汇。

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