如果混凝土是一个国家，它将是世界第三大二氧化碳排放国，仅次于中国和美国。这并不奇怪，因为它是世界上仅次于水的第二大使用材料，它产生了大约8%的温室气体排放。混凝土的脱碳对于实现联合国的净零目标至关重要。
图片来源:Hoffmann Green Cement Technologies
GCCA是一个由主要混凝土生产商组成的协会，它设定了到2050年实现净零排放的目标，将2020年至2050年的十年确定为寻找新的清洁技术并为全面部署奠定基础的时期。近年来，该行业的研发水平较低，风险投资也有所增加，但仍未达到问题的规模。
建筑业的温室气体排放量约占全球的38%，而运输业的排放量仅占23%。然而，2022年，与气候相关的建筑环境风险投资仅为20亿美元，不到交通运输业120亿美元的五分之一。各国政府越来越多地采取政策，强制采用绿色混凝土，随着行业的承诺，我们看到未来十年该行业的投资将继续以两位数的速度增长。对规模达3000亿美元的绿色混凝土市场的追求正在进行中。
通过改变混凝土的成分使其更环保
水泥是混凝土的关键组成部分，有多种形式，但最常见的是硅酸盐熟料、石膏、补充胶凝材料(SCMs)和填料。如今，波特兰熟料占全球混凝土产量的98%以上。这有几个原因，包括它便宜，可靠，并创造出高质量的混凝土。
石灰石煅烧生产波特兰熟料的过程排放占水泥行业排放的50%以上。另外40%来自燃烧化石燃料，在整个生产过程中将水泥窑加热到高温。水泥会自然排放二氧化碳2排放到大气中，是水泥生产的结果。这个公司2释放是生产水泥所需热量的副产品，也是化学过程的固有部分。
越来越多的公司正致力于通过改变其组件来减少生产过程中的碳足迹。霍夫曼绿色水泥技术公司成立于法国，开发、生产和销售新型无熟料低碳水泥，其碳足迹是标准波特兰水泥的六倍。该公司的H-IONA水泥主要由工业副产品(如炼钢渣)制造，以减少废物和排放，从而产生脱碳熟料。
Ecocem于2021年从比尔·盖茨的气候基金获得了2200万欧元的投资，率先开发了一种基于磨碎的粒状高炉矿渣(GGBS)的水泥，GGBS是钢铁工业的副产品。使用该公司的低碳混凝土产品，高达70%的水泥可以被替代，减少了类似数量的总排放量。
其他创新公司正在努力捕获混凝土中的碳或直接捕获CO2在生产过程中发出。CarbiCrete是一家加拿大公司，该公司通过专利工艺开发了一种生产负碳混凝土的技术，可以去除更多的CO2比它释放的还要多。这个过程使用一氧化碳2从工业来源制造混凝土的低碳粘合剂，减少混凝土生产的整体碳足迹，创造更可持续的产品。
一些公司已经创造了解决方案，使建筑中使用的骨料更环保。Neolithe是一家法国公司，该公司开发了一种将废物转化为骨料的石化技术。这个过程可以减少CO2通过将未回收的材料在化石机中研磨，并将其与废粉和低碳粘合剂混合而产生的废物排放。其结果是石膏，然后加工成脱碳骨料用于公共建筑。到目前为止，该公司已经售出了一台，因此需要扩大规模以展示其技术的优势。
虽然我们已经看到绿色水泥的发展取得了进展，但在更广泛的应用方面仍然存在相当大的障碍。消费者往往对未经试验和测试的产品持谨慎态度，这导致了对这项技术的抵制，尤其是在一个把安全放在首位的行业。新技术也必须发展壮大，以吸引外部资金。虽然实施碳定价可以在早期阶段刺激对低碳水泥的投资，但在欧盟、中国、印度和美国等主要市场，短期内不太可能达到足够高的水平。推动该行业的发展需要公共融资和从低技术水泥转向低碳水泥的观念转变。
用更清洁的替代品代替混凝土
除了修改混凝土构件外，创新型初创企业正在努力创造混凝土替代品或不同类型的混凝土。Mighty Buildings是一家美国公司，它开发了一种3D打印机，可以用光聚合物树脂创建建筑结构。这些聚合物复合材料与混凝土一样坚固，但重量轻30%，拉伸和弯曲强度是混凝土的5倍。这导致了更环保和更快的施工过程，并能够产生传统混凝土结构无法实现的复杂建筑设计。
法国公司XtreeE为可持续建筑解决方案开发了大规模3D打印技术。该公司对可打印材料不确定，其双组分系统能够挤出各种砂浆，包括土基材料、石膏和地聚合物。
COBOD打印机提供自动化和机器人解决方案，使建筑行业能够提高打印速度，效率，劳动力需求和材料成本。该公司还根据具体项目的性能标准提供一系列材料。2017年，COBOD 3D打印了欧洲第一座建筑。随后，欧洲的第一批2层和3层建筑，特别是在比利时和德国，就是用他们的技术建造的。
虽然3D打印技术在水泥和建筑行业发展势头强劲，但它可能比传统的制造方法更昂贵，尤其是在大规模生产时。此外，可用于3D打印的材料有限，3D打印部件的强度和耐用性通常低于传统制造方法。对于3d打印部件来说，质量控制、速度和后处理要求也可能具有挑战性。
基于细菌的生物混凝土是一种仍处于研究和开发阶段的技术，但它有望成为传统混凝土制造和修复工艺的可持续和低成本替代品。生物混凝土利用天然存在的无害微生物在材料内部形成休眠状态。普罗米修斯材料公司就是使用这种方法的一家公司，它开发了一种技术，利用自然产生的微藻来生产一种生物水泥，这种生物水泥提供了一种经济实惠、坚固耐用的替代品，可以替代碳密集型的波特兰水泥。
创新混凝土生产工艺
进步的初创企业甚至科技巨头都在利用人工智能来优化混凝土和水泥的生产过程，以减少二氧化碳排放2比如Meta (Facebook的母公司)。该公司开发了一种制造混凝土的新方法，比标准混合物的碳排放量减少40%。
为了训练人工智能模型找到最佳配方，Meta研究人员使用了一个资源，该资源列出了1030种混凝土混合物的各种特性，称为混凝土抗压强度数据集。这包括每个混凝土在养护一周和一个月后的强度及其碳足迹。然后，人工智能可以分析所有可能的混凝土混合物，并找到符合最小给定强度但又具有最低排放的例子。
总部位于柏林的Alcemy是一家预测分析软件开发商，旨在帮助水泥和混凝土制造商。该公司的软件可以在产品发货前对混合物及其成分进行精确的质量预测，使公司能够平衡石灰石和水泥的波动。与此同时，Alcemy使公司能够精确、安全地使用回收材料生产更多的混凝土。该公司声称其软件可以节省高达50%的二氧化碳2在生产过程中。
还有像Solidia和CarbonCure这样的公司使用混凝土来储存CO2．CarbonCure公司开发了一种可持续混凝土，可以化学转化CO2变成一种嵌在混凝土里的矿物。这项技术被改造到混凝土厂，让生产商在搅拌过程中将捕获的二氧化碳注入新混凝土中。的有限公司2然后转化为嵌入混凝土中的矿物，提供气候效益并增加混凝土的强度。
开发和商业化可持续混凝土的时间已经不多了
随着需求从成熟市场转向新兴市场，未来几年对具体用途将至关重要。印度和印度尼西亚等发展中国家的城市化将推动全球对混凝土的需求增加。
据联合国估计，在未来40年里，我们将再创造2300亿平方米的建筑面积，是世界上现有建筑面积的两倍多。这是因为许多混凝土结构的寿命即将结束，导致需要更新和拆除(这在中国是一个特别严重的问题)，因为建筑物必须拆除，要么被替换，要么被遗弃。
鉴于这些现实，如果我们要实现净零排放目标，就迫切需要加快环保和可持续混凝土的开发和商业化。
来源:https://www.ciments-hoffmann.com/