文化#封面:2018年让你惊叹的十大科技事件
2019-08-09

    水泥是目前地球上消耗量少于水的资源。在建筑业中应用广泛,是最常见的建筑材料。在城市建设项目中,可以看到装有滚筒的水泥车来回穿梭,在施工工人的倾倒下,从卡车上倾倒的绿松石浆液成为城市的一部分。

    现在,它已成为全球碳排放的主要来源。

    皇家国际事务研究所和国际能源机构的两份报告显示,在2016年,水泥工业生产了22亿公吨二氧化碳,约占全球碳排放量的8%。如果把水泥工业看作一个国家,它将成为仅次于中国和美国的世界第三大碳排放国。

    那么它是如何成为一个碳巨人的?

    人类使用水泥的最早记录是大约8000年前,当时叙利亚和约旦的古代居民使用水泥制造地板、建筑物和地下蓄水室。直到18和19世纪,工程师约翰·斯梅顿(John Smeaton)和水泥生产商威廉·阿斯普丁(William Aspdin)等人尝试了不同的水泥配方来生产在水泥工业中广泛使用的波特兰水泥。

    由于水泥生产的原材料:石灰石、砂、粘土易于开采,导致水泥生产成本低;同时,水泥生产周期短,生产过程不复杂,对生产环境几乎没有要求;其成型后坚固耐用,各种优势使其产量在20世纪50年代后迅速增加,二战结束时,各国都陷入了发展浪潮,带动了水泥生产的增长。从1970年到2018年,全球水泥产量从5亿吨增加到45亿吨,增长了8倍,水泥已成为建材行业的顶级品牌。

    悉尼歌剧院,著名的水泥建筑。

    20世纪末以来,在开放、招商引资、加快城市化的双重需求推动下,中国已成为世界水泥生产和消费大国。据英国广播公司报道,中国2011年至2013年的水泥消费量甚至超过了整个20世纪的美国。目前,我国水泥产量仍占世界水泥产量的一半左右,水泥生产的碳排放量也占世界总量的一半。

    水泥工业排放的碳主要来源于水泥熟料的生产过程,其中以石灰石、粘土等杂质为原料,先磨成粉末,然后送入锅炉进行高温煅烧,使原料中的大量碳元素与整个熟料中的氧结合。ker生产工艺,释放二氧化碳。从炉温加热到炉子煅烧,水泥熟料生产过程中的碳排放量占水泥工业总排放量的90%。

    然而,近年来,全球环境紧张局势开始使人们意识到水泥对气候变化的负面贡献。在刚刚结束的全球气候峰会上,水泥行业的与会者还参加了对实现《巴黎协定》的行动规则的讨论。会议认为,如果要实现《巴黎协定》的目标,至少到2030年必须减少水泥生产。16%。

    在过去的几十年里,水泥工业也受到越来越严格的环境审查。

    水泥工业也在寻找更加环保的生产工艺和替代产品。根据皇家国际事务研究所(Royal Institute for International.)的统计,在过去几十年中,工业生产者通过提高能源效率和回收废物作为燃料等措施,将每公吨水泥生产的碳排放量减少了18%。

    同时,建立了水泥和混凝土协会,它提供了世界水泥产量的35%。在今年的气候峰会上,该协会表达了对可持续发展的承诺。

    莲花寺,一座著名的水泥建筑。

    但事实上,只要传统水泥不摆脱熟料煅烧,碳排放问题仍然难以解决。英国皇家国际事务研究所(Royal Institute for International.)研究副主任菲利克斯•普雷斯顿(Felix Preston)表示,传统工业的努力正在接近极限,此后,只有开发不依赖熟料的新型水泥才能真正解决碳排放问题。

    目前,这种新型水泥已经诞生。在北卡罗来纳州,一家名为BioMason的公司致力于利用生物技术开发没有熟料的新型水泥。该公司联合创始人兼首席执行官金格尔•克里格•多西尔(Ginger Krieg Dosier)表示,她研发新型水泥已有十多年了。

    这种新型水泥的形成原理与珊瑚相似。首先,将砂子和石子填充到模具中,然后注入微生物进行生化反应来生产水泥。通过Ginger Krieg Dosier多年的改进,实验反应仅需4天即可完成。整个过程可以在室温下进行,而不用消耗化石燃料或煅烧来加热原料。

    然而,面对成熟的传统水泥工业,新型水泥的应用仍然相当有限,这不难理解。水泥在工业生产中的优点主要在于它的使用方便,生产成本和使用成本低。诚然,新技术可以显著地减少碳排放,但建筑商必须考虑在增加生产成本和周期之后是否能够保证商业利润,以换取减少90%的碳排放。

    目前,低碳水泥的生产和应用尚不大规模,传统水泥仍继续作为建材的中流砥柱。虽然相关学者和机构正在努力使这种材料更加绿色,根据最新的水泥工业报告,2017年技术改进的碳排放量仅比2016年减少0.4%。

    彻底放弃煅烧的技术还不成熟,对传统方法的改进效果逐渐达到极限。水泥工业已陷入困境。

    图片来源:Pexels

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