随着全球交通运输的持续增长和工业的稳定发展，持续排放大量的氮氧化物（NOx）仍然是大气污染的重要贡献源之一。有效控制NOx的排放对于改善城市空气质量和保障人体健康至关重要。与此同时，在快速城镇化的背景下，城市建设与更新改造消耗了大量的水泥制品并产生巨量的建筑垃圾（其中废弃混凝土约占40%-50%）。目前，利用混凝土（包括废弃混凝土）矿化固碳技术相对成熟，包括已开展了相关的产业化实践。实际上，通过提供高浓度的NOx氛围反应条件同样可以促进混凝土（含废弃混凝土）的“固氮反应”，其不仅可以大量吸收NOx，还可实现混凝土的高值化利用，前期实验研究已充分证明了这一技术理论可行，且固氮效果良好。然而，混凝土固氮技术的产业化应用不仅需要合理评估其技术方法的可行性，还需要从行业和区域尺度特别是全产业链条的视角建立科学合理的评价方法来评估其环境与经济可行性。
研究人员采用了基于动态物质流的评估模型，结合生命周期评价（Life Cycle Assessment，LCA）和生命周期成本分析（Life Cycle Cost Analysis，LCCA）等方法，系统、全面地评估了全球城镇化背景下混凝土在生产和废弃阶段再生利用过程推广固氮技术的减排潜力。研究时间跨度为2021-2050年，探究了新生产混凝土和再生混凝土在常温和高温加速等两种反应条件下的NOx固定效率，同时评估了这一技术产业化广泛推广可能对人体健康和产业经济发展的长期综合效益，并且还从区域适宜性的角度与固碳技术进行了对比分析。研究发现，如果能实现混凝土（含废弃混凝土）固氮技术的产业化，仅在2021年可减少约340-690万吨的NOx排放，约占全球工业源NOx排放的6%-13%；若在全球范围广泛能大范围持续推广固氮技术，截止到2050年预计可累计减排约1.3-3.8亿吨NOx，经济效益十分显著；考虑到混凝土固氮与固碳技术存在较为直接的竞争关系，研究表明在大部分国家和地区，推广矿化固氮技术产生的经济和环境效益等方面均超过了固碳技术。
研究人员提出了一种将建筑材料高值循环利用与大气污染治理相结合的新策略，即将混凝土的生产和再生利用与NOx的污染控制进行有效的协同，有望实现水泥建材资源循环与NOx治理的双重目标。相关研究成果发表于《Nature Cities》[1]。
[1] Contribution of Concrete Nitrogenation to Global Nox Uptake
