混凝土行业碳排放量巨大 亟需减碳

混凝土对于急需的气候适应性建筑至关重要，但水泥行业必须制定脱碳计划。

上图为俄罗斯的一家工厂，目前水泥制造占全世界二氧化碳排放量的 8%

几个世纪以来，湿混凝土一直被灌注到建筑物、道路、桥梁等地方。使用混凝土的建筑在战争和自然灾害中幸存下来，这些建筑比建造它们的很多文明都要长久。除了强度和弹性之外，混凝土也因为相对便宜的价格、简单的工艺成为建筑的主要材料，全世界每年使用300亿吨混凝土。按人均计算，这是40年前的3倍——而且对混凝土的需求增长速度比钢铁和木材的需求增长速度还要快。

多功能、经久耐用的混凝土建筑和结构是气候适应型建筑的理想选择。但混凝土有着巨大的碳足迹——人类造成的全球排放中至少有8%来自水泥行业，因此我们必须使其生产脱碳。

混凝土是通过在水泥中加入沙子和砾石，用水搅拌混合物，并在干燥前将其倒入模具中制成的。制造水泥是碳密集度最高的部分：它需要在窑中使用化石燃料，将石灰石和粘土的混合物加热到1400℃以上??。此外，当石灰石（碳酸钙）与粘土一起加热时，每生产一吨水泥就会释放大约600公斤的二氧化碳。

有两个因素在阻止水泥公司做出低碳改变：一是虽然有水泥的替代品，但它们处于发展的早期阶段；二是水泥本身任然具有很高的利润率。

水泥替代品包括钢铁生产中的残余化合物（即炉渣）和大量未使用的飞灰（燃煤电厂的残余材料）。研究人员还在测试，通过降低水泥制造过程所需的温度，从而减少能源消耗。从碳核算的角度来看，这种替换和程序上的变化将减少水泥和混凝土对环境的影响，但它们仍然涉及碳排放。煤炭正在被逐步淘汰，所以飞灰也不是一个长期的解决方案。其他替代品还没有获得可用于建筑的相关认证，因此需要对它们的性能进行长期研究。

在可预见的未来，水泥仍将存在，因此水泥生产本身需要脱碳，这可以通过多种方式来实现。比如，在加热石灰石和粘土时，可以用氢或生物质等低碳燃料代替化石燃料。科学家们正在研究是否能用电，而不是燃烧来加热。

碳捕捉也将成为水泥行业转型过程的一部分。例如，一家瑞典公司7月份宣布，它希望从一家水泥厂捕获180万吨二氧化碳，并将其埋在北海。另一种可能是将捕获的二氧化碳直接泵入混凝土中，将其永久封存。与此同时，注入的二氧化碳与水泥中的钙离子发生反应，产生更多的碳酸钙，并有可能使混凝土承受更大的负荷。

通过监管和立法也可以加速技术变革。公共建筑工程中使用了大量的混凝土，仅在北美，每年生产的混凝土有三分之一都是由公共机构购买的。这意味着公共机构在低碳转型中具有影响力：他们可以与研究人员和制造商合作，重塑混凝土行业。在纽约和新泽西，一项法案正在通过州议会，如果获得通过，将要求州机构和部门优先考虑使用碳足迹较低的水泥。美国其他州也在引入立法，要求建筑提案中要申 水泥混合物对环境的影响。例如夏威夷的檀香山，增加了一项要求，即城市建设项目必须考虑使用能储存二氧化碳的混凝土。

在欧洲，欧盟的废物框架指令要求 70% 的建筑废物要被再次利用。另一个被称为材料护照的想法也可能有所帮助。当建筑物被拆除时，废弃的混凝土一般被粉碎丢弃，或出售用于筑路回填之类的低等级用途。材料护照能确保混凝土“在出生时”就被记录下来，然后在其整个生命周期中进行跟踪，使其得到充分的再利用。

从古至今，我们生活的世界中大部分建筑都是由混凝土建造而成，想要减少它的碳足迹，研究人员和政府必须要和水泥行业合作，一同构建低碳的气候适应性建筑。