混凝土制造过程中,主要有两种CO?封存方法:一是硬化混凝土碳化处理,即将固体混凝土块放置在腔室中,在高压下注入CO?气体;二是新烧混凝土碳化,即在生产混凝土时向水、水泥和骨料的混合物中注入CO?气体。这两种方法虽然能使一些注入的CO?与水泥发生反应,形成固体碳酸钙晶体,但CO?捕获效率低、能耗高。而且,这些方法产生的混凝土强度往往会被削弱,限制了其应用范围。为此,美国西北大学科学家开发出一种制造混凝土的新工艺。
在提出的新方法中,研究团队对新鲜混凝土的碳化过程进行了改进,并未在初期将CO2与所有原料同时混合,而是首先将CO2注入到与少量水泥粉混合的水中,形成碳化悬浮液。再将这种悬浮液与剩余的水泥和骨料混合。这种处理方式使得混凝土能在生产过程中有效吸收CO2,从而产生一种具有环保特性的混凝土,实现了高达45%的CO2封存效率。这意味着混凝土制造过程中注入的CO?有近一半被捕获和储存。这种工艺不仅能封存CO?,还能确保生产出的混凝土在强度和耐久性方面都不受影响。
这种新方法可以重新利用混凝土制造过程中排放的部分CO?,技术简单容易实施。相关论文发表于《Communications Materials》[1]。
[1] Storing CO2 While Strengthening Concrete by Carbonating
its Cement in Suspension