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時間：2024-05-30 來源：隧道網分享：

2024年5月，劍橋大學在《Nature》雜志上公布了一種能夠將廢棄混凝土重新轉化為高質量水泥的技術。據稱，該項轉化技術具備大規模應用的可能性，或將幫助建筑行業實現碳達峰、碳中和的目標。一起了解一下吧！

小編語

伴隨著全球極端氣候頻現，國際社會對于氣候變暖和碳排放問題的關注度日益提高。2024年5月，劍橋大學在《Nature》雜志上公布了一種能夠將廢棄混凝土重新轉化為高質量水泥的技術。據稱，該項轉化技術具備大規模應用的可能性，或將幫助建筑行業實現碳達峰、碳中和的目標。一起了解一下吧！

研發背景

一直以來，建筑行業都是碳排放的“大戶”，據估算，建筑行業通常占工業化國家碳排放總量的5%至10%。其中，傳統的硅酸鹽水泥制造過程中會排放出大量的CO?，是建筑業龐大碳排放的主要來源之一。

降低水泥生產和混凝土澆筑過程中的碳排放成為了不少建筑單位實現減排目標的主要方式，而目前的低碳混凝土研究方向主要分為兩類（點擊藍字了解詳情）：

■ 英國：使用低碳替代材料來部分替代水泥

HS2項目的尤斯頓車站曾使用過被稱為地質聚合物混凝土的環保混凝土 (EFC)。這種混凝土使用磨碎的粒狀高爐礦渣、粉煤灰和高堿性化學品取代了部分傳統硅酸鹽水泥，以實現減排目標。然而，這種環保混凝土 (EFC)中仍需要硅酸鹽水泥，且生產成本顯著上升。

使用環保混凝土 (EFC)的預制管片

■ 日本：無需硅酸鹽水泥的新型混凝土

日本東京大學、清水建設等8家單位組成的科研團隊開發過一種被稱為“CCC混凝土（Calcium Carbonate Concrete）”的新型建筑材料。這種新型材料無需使用硅酸鹽水泥，也無需進行水化反應；可惜的是，它的性能與傳統材料仍有差距。

CCC混凝土

本次劍橋大學團隊所公布的技術與兩種傳統思路完全不同：劍橋團隊的思路是從廢棄混凝土中回收水泥，然后將其重新轉化為熟料。這項技術無需專門的工廠或設施，整個轉化過程可以在用于回收鋼材的廢金屬熔煉爐中完成，其成本和規模都可以得到保證。

技術原理

原則上，水化的水泥（HCP）是可以進行再熟化的，然而，過往的大規模水泥再熟化實驗都沒有能取得令人滿意的成果。

但在實驗過程中，研究人員發現，液態金屬浴會促進再熟化的化學反應過程。有鑒于此，劍橋大學團隊提出了利用廢金屬熔煉爐再熟化水泥的思路。

在熔煉爐中生產水泥

該項技術的關鍵之處在于：再熟化的過程并不會影響廢金屬熔煉爐的正常運作，水泥和一些添加劑會被當作助熔劑被加入到熔煉爐中，在金屬熔煉過程中，水泥將重新熟化。

Tips：助熔劑

廢金屬熔煉爐需要助熔劑來凈化鋼水，助熔劑會捕捉廢金屬中的雜質，然后冒泡到表面，形成一層保護層，防止新的純鋼暴露在空氣中。

工藝結束時，傳統的助熔劑會作為廢料丟棄。而水泥助熔劑經過快速冷卻并研磨后，會變成新的熟料。通過這種回收工藝制成的水泥比傳統水泥含有更高含量的氧化鐵，但研究人員表示其對混凝土整體性能影響不大。

強度測試

整個轉化過程可以被視為舊水泥和舊金屬的相互凈化。整道工序完成時，兩者都會重新變為可用的新材料。

未來發展

由于水泥是作為助熔劑加入廢金屬熔煉爐中的，所以在掌握平衡的情況下，水泥轉化過程不會讓金屬回收產生任何額外成本，甚至因為減少了傳統助熔劑的使用，還可以幫助金屬回收行業降低碳排放和相關成本。

5月底，劍橋大學團隊將會與鋼鐵制造公司Celsa，建筑公司Balfour Beatty、Tarmac聯合進行第一次工業規模實驗。

工廠實驗

劍橋的研究人員非常看好該技術的規模化發展。他們預計到2050年，該工藝的產量可達到每年10億噸，約占目前水泥年產量的四分之一，同時由可再生能源或核能驅動的電爐可以讓整個工藝實現真正意義上的“零排放”。

本文內容整理自Nature (2024)

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