混凝土的碳足迹很大绿色科技能解决这个问题吗?-《华尔街日报》
Eric Niiler and Amrith Ramkumar | Photographs and Videos by Kent Nishimura for The Wall Street Journal
阿灵顿,弗吉尼亚州—在世界各地的混凝土搅拌厂,柴油搅拌车装载着污染的混合物,包括沙子、砾石、水和水泥。华盛顿特区外的一个设施正在添加一种新成分来清洁这个过程:二氧化碳。
这种混合材料被称为“绿色”混凝土,它减少了世界上最脏的工业部门之一的碳足迹,并正在成为地下井和管道等碳储存选项的替代品,这些选项需要监管批准和当地支持。
绿色混凝土无法储存数十亿吨碳以满足世界的气候目标,但它为混凝土排放问题提供了一个即时的部分解决方案,直到其他选项出现。而且多亏了政府激励措施以及亚马逊和微软等公司的投资,它正处于一个重要时刻。
2022年通胀减少法案为捕获工厂或大气中的碳然后将其储存在地下或混凝土等产品中的公司引入了数十亿美元的税收抵免。
亚马逊在其阿灵顿总部使用了绿色混凝土,并直接投资于CarbonCure Technologies,这是一家负责混凝土植入碳的初创公司。
微软还投资了CarbonCure,并且与许多公司和学术研究人员一起尝试新的混凝土生产方法。
“感觉我们正处于第二次工业革命的边缘,”ClimateWorks Foundation的建筑师兼行业总监Scott Shell说道,ClimateWorks Foundation是一家环保慈善组织。
沃肯混凝土工厂的工人在将混凝土批次运往工地之间清洗他们的卡车。混凝土生产商每年生产大约300亿吨混凝土,用于建造世界的建筑物、道路和桥梁,在这个过程中排放数十亿吨二氧化碳,大约占全球总量的7%。大部分排放来自加热石灰石和黏土,温度高达摄氏2700度,用于制造水泥,这种材料将其他成分粘合在一起。
为了制造绿色混凝土,液态二氧化碳被喷洒到混凝土卡车的搅拌桶内。在那里,它与水泥中的钙离子发生反应,形成碳酸钙,这是一种嵌入在建筑材料中的矿物质。类似岩石的碳酸钙减少了所需的水泥量,将混凝土的排放量减少约5%,并锁住了本应排放到大气中的碳。
“每当我们能减少水泥的用量,我们就能减少二氧化碳的排放,”沃肯材料公司的技术服务总监Teck Chua说道,沃肯材料公司是一家经营这家位于阿灵顿的83年历史的工厂,生产绿色混凝土的建筑材料公司。
CarbonCure的阀门箱连接到一个含有二氧化碳的软管,用于在混凝土厂注入混凝土。Vulcan在美国的大约140个混凝土设施中的20多个使用碳注入,去年生产了超过100万立方码的绿色混凝土,占其总混凝土出货量的近10%。该公司拥有数百个生产碎石、沙子和砾石的工厂,去年总销售额超过70亿美元。
Vulcan混凝土中使用的二氧化碳是从大约两小时路程的一家氨制造厂购买的。
在混凝土厂,液态二氧化碳穿过软管,穿过一个50英尺高的塔,混凝土材料被倾倒进搅拌车中。当二氧化碳插入混合物时,它类似于干冰释放的雾气。
两打卡车轮流驶过工厂,然后前往附近的建筑工地,这是一场从整个中大西洋地区采购原料开始的交响乐。
由于混凝土通常必须在混合后不超过90分钟内浇筑才能正确凝固,世界各地已经有了许多混凝土厂,这是一个现有的网络,可以缓解碳储存瓶颈,而无需管道。
“混凝土的美妙之处在于每个社区都有混凝土生产商,”CarbonCure首席执行官Rob Niven说道,该公司是亚马逊和微软支持的初创公司,负责Vulcan的碳注入。
适度的碳注入只是减少混凝土环境影响的长期过程的开始。
CarbonCure提供其他解决方案,例如在生产过程的其他环节添加二氧化碳以增强减排效果。
微软正在测试使用从藻类中提取的石灰岩制成的混凝土,该混凝土用于华盛顿州昆西的一个数据中心。
其他公司正在研究使用从煤电厂的粉煤灰或钢铁厂的矿渣等材料制成新的混凝土配方,以进一步减少水泥及其排放。麻省理工学院的一个研究团队发现,仅在混凝土搅拌前添加小苏打就可以减少15%的碳排放。
“我们可以做很多事情来改变这个配方,”ClimateWorks Foundation的Shell说。
但当水泥厂转向可再生能源并在工业碳排放逸出大气之前捕获和储存工业碳排放时,最大的减排效果将会出现。
四月份,水泥公司海德堡材料与加拿大政府签署协议,计划在德国公司的埃德蒙顿工厂建造一个价值10亿美元的装置,每年捕获100万公吨碳**。**
这是太多的碳,很难轻易地储存在混凝土中。加拿大提议的工厂将把排放气体储存在地下,而挪威正在建设的另一个设施将每年输送40万公吨二氧化碳(约为该设施年排放量的一半)到北海的永久地下储存点。
这样的大规模解决方案是必要的,以大幅减少该行业的足迹。
“我认为这很棒,”加州大学欧文分校地球系统科学教授史蒂文·J·戴维斯(Steven J. Davis)对混凝土中的小碳注入表示。“但这并不能完全解决一开始所有这些排放问题。”
两打卡车轮流驶过工厂,然后前往附近的建筑工地。请写信给Eric Niiler,邮箱为[email protected],以及Amrith Ramkumar,邮箱为[email protected]
刊登于2023年11月3日的印刷版上,标题为“‘绿色’混凝土为气候带来希望”。