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混凝土是地球上最常见的材料之一，这要归功于它的高强度和低成本--但它也是二氧化碳排放的最大单一来源之一。华盛顿州立大学（WSU）的工程师已经开发出一种制造混凝土的新方法，吸收的碳要比排放的多。

制造水泥的过程需要非常高的温度，这通常需要燃烧燃料，过程中当然会排放二氧化碳。这可以通过改用可再生能源来部分抵消，但混合物中的化学反应也会释放大量的二氧化碳，这就更难避免了。据估计，水泥生产占人类二氧化碳排放总量的8%之多。

科学家们一直在调整配方，试图减少混凝土的碳足迹，用石灰石代替火山岩，或添加二氧化钛、建筑垃圾、小苏打或采矿过程中通常被丢弃的粘土等成分。其他团队甚至尝试使用微藻来种植所需的石灰石。

在新的研究中，WSU的研究人员调查了一种涉及生物碳的新方法，生物碳是一种由有机废物制成的木炭。虽然生物炭以前曾被添加到水泥中，但这次研究小组首先使用混凝土冲洗废水对其进行处理。这提高了它的强度，并允许更高比例的添加剂被混合进去。但最重要的是，生物炭能够从它周围的空气中吸收多达其自身重量23%的二氧化碳。

在实验中，研究小组制造了含有30%处理过的生物炭的水泥，并发现由此产生的混凝土是负碳的--它实际上吸收的二氧化碳比生产该材料时排放的二氧化碳还要多。根据研究人员的计算，1公斤（2.2磅）30%的生物碳混凝土比其生产过程中释放的二氧化碳多出约13克（-0.5盎司）。这听起来可能不多，但考虑到普通混凝土通常每1公斤材料要释放约0.9公斤（2磅）的二氧化碳，有着鲜明的差异。

研究人员李志鹏和史贤明与新型负碳混凝土的样品 图/华盛顿州立大学

研究小组说，如果在他们的分析中考虑到下游的差异，总收益可能会更好。例如，将生物炭用于像这种混凝土这样的环保目的，可以将其制成的生物质从可能释放更多二氧化碳的其他命运中转移出来。此外，新的混凝土预计将在其几十年的工作寿命中继续吸收二氧化碳。

重要的是，生物炭混凝土还能保持其强度。当28天后测量时，混凝土的抗压强度为27.6兆帕（4,003磅/平方英寸），与普通混凝土差不多。

研究人员计划继续优化和扩大该方法，并测试所产生的混凝土的抗风化和其他类型的损害的程度。

该研究发表在《材料通讯》杂志上。