科学探索|用生物石灰石生产的水泥有望成为碳中性混凝土用生物石灰石生产的水泥有望

水泥在全球建筑业中发挥着不可或缺的作用，由于其碳密集型的生产过程，制造水泥所排放的二氧化碳占全球二氧化碳排放量的7% 。科罗拉多大学博尔德分校的科学家们声称，通过利用一种微藻发现了一条更环保的道路，这种微藻通过光合作用自然产生石灰石颗粒，因此可以将建筑物变成碳汇。

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【科学探索|用生物石灰石生产的水泥有望成为碳中性混凝土】石灰石是水泥的一种关键成分，但将其添加到混合物中是非常耗能的。它首先需要从地球上提取，然后粉碎，在极高的温度下烘烤和处理，这涉及到燃烧大量的化石燃料，也会因此释放储存的碳。科学家们通过用废弃的粘土或火山岩替代石灰石，在更可持续的方法上取得了有希望的进展，但最新的进展是通过2017年在泰国的一次浮潜旅行取得的。
材料科学家Wil Srubar在参观该地区的珊瑚礁时，从这些结构由碳酸钙自然形成的方式中获得了灵感，碳酸钙是石灰石的一种关键成分。他想知道是否可以利用这一自然过程，以更环保的方式生产这种材料，这使他和他的团队找到了一种叫做颗石藻的微型藻类。

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这些微小的生物通过光合作用自然地封存和储存二氧化碳，利用阳光和海水，以比珊瑚礁更快的速度将其转化为碳酸钙。它们还生活在温水、冷水、咸水和淡水中，这预示着在全球范围内培养它们的潜力。
“在表面上，它们创造了这些非常复杂、美丽的碳酸钙外壳，”Srubar说。“这基本上是包围着细胞的石灰石‘盔甲’ 。”
该研究小组用颗石藻生产生物生长的石灰石，这些石灰石被用来替代采石的石灰石，以制造对环境影响更小的混凝土。Srubar说，这些 “看起来、感觉和行为与混凝土完全一样”，但用于制造混凝土的水泥是净碳中性的，甚至是负碳的，因为相关的二氧化碳排放量低于微藻类所捕获的数量。

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“这对我们的团队来说是一个非常激动人心的时刻，”Srubar说。“对于这个行业来说，现在是解决这个非常邪恶的问题的时候了。我们相信，对于水泥和混凝土行业解决其碳问题，我们有一个最好的解决方案，如果不是最好的解决方案的话。”
Srubar和他的团队刚刚从美国能源部获得了一笔320万美元的拨款，用于继续开发这项技术，并研究扩大基于生物石灰石的水泥生产规模的方法。
科学家们计算出需要1-2万英亩的露天池塘来培养足够的微藻以满足美国的水泥需求，他们指出这仅仅是用于种植玉米的土地的百分之一。他们说，在全球范围内应用这项技术，每年可以减少20亿千兆吨的二氧化碳排放。也许最令人鼓舞的是，这种生物石灰石被描述为与目前的水泥生产工艺 “即插即用”，而且理论上可以在一夜之间迅速实施。
Srubar说：“我们看到了一个世界，其中使用我们所知道的混凝土是一个治愈地球的机制。我们今天有工具和技术来做到这一点。”