大氣二氧化碳濃度比過去200萬年的任何時候都高，這也導致了越來越多的極端天氣。當前迫切需要減少溫室氣體排放量，這可以通過應用低碳工藝以及碳捕獲和儲存或二氧化碳去除技術來實現(xiàn)。而水泥作為碳排放大戶，如何有效減碳越來越受到關注。

水泥生產過程的碳排放主要源自兩個環(huán)節(jié)：一是加熱石灰石產生熟料，二是燃燒化石燃料產生熱量。眾多企業(yè)正積極探索低碳水泥生產的新途徑，如在生產過程中添加鋼鐵工業(yè)副產品、回收水泥生產中釋放的二氧化碳等方法。

不過這些方法往往遇到的困境是：原材料供應不穩(wěn)定，或者成本過高。

英國Seratech公司利用橄欖石這種儲量豐富的礦物，制造出一種創(chuàng)新性水泥產品。研究團隊指出，水泥生產會排放出大量二氧化碳，約占全球二氧化碳排放量的8%。而他們采用新材料和新工藝，能吸收并利用二氧化碳，有望顯著減少水泥生產對環(huán)境的不利影響。相關論文發(fā)表于最新一期《英國皇家學會開放科學》雜志。

在最新研究中，研究人員利用儲量豐富的橄欖石代替一些常見熟料。橄欖石是地幔的主要組成部分之一，分布于每個大陸，是為數(shù)不多的千兆噸級礦物之一。橄欖石含有二氧化硅，能夠增加水泥的堅固性和耐用性。利用橄欖石可以提取硫酸鎂，與二氧化碳反應形成礦物，從而降低二氧化碳排放。

（注：此處橄欖石不是指常用于飾品制作的橄欖寶石，而是鎂橄欖石。鎂橄欖石屬斜方晶系，多呈短柱形粒狀，是由3種柱面形、3種軸面形和一種雙錐面形組合而成;或呈厚板狀、圓粒狀。其理論化學式為2MgO·SiO2或Mg2SiO4，是鎂質耐火材料中較耐高溫的礦物。解理差，常見狀態(tài)為粒狀集合體或塊狀體。莫氏硬度為6.5～7.0，密度為3.22～3.33g/cm3，熔點為1890℃，從常溫到熔點無晶型變化，晶型穩(wěn)定。體膨脹系數(shù)為33.8×10-6/℃，對制品的抗熱震性能不利。其理論化學組成為MgO含量57.2%、SiO2含量42.8%。

我國已開發(fā)利用的橄欖石資源有3處，由于品種不同，其用途多異。

（1）遼寧省營口大石橋的苦閃橄欖石，儲量約3000t。主要用途是經燃燒后作耐火材料使用。

（2）河南與陜西省交界的商洛山區(qū)也產鈣鎂橄橄欖石，儲量約5億t。由于硬度低，原礦中CaO、Al2O3含量多，有易吸水自粉等特點，因而不適用作耐火材料。經水洗處理后可作復用性差的鑄鋼用砂，或當作高爐煉鐵的添加劑用。

（3）湖北宜昌太平溪的純鎂橄欖石巖，已探明總儲量約5億t。由于原礦中M2S的礦物成分含量高、硬度高、影響耐火度的有害雜質含量極低，因而一種優(yōu)質的合金鋼造型砂材料和良好的耐火材料。也可當作高爐煉鐵的添加劑。1995年出口韓國，被指定為“質量免檢原料”。）

研究人員將粉末狀橄欖石溶解在硫酸中，提取并分離出二氧化硅和硫酸鎂。隨后，他們讓二氧化碳通過鎂漿，生成名為內斯奎納石的產物。為擴大這一工藝規(guī)模，水泥廠將使用從排放源或空氣中捕獲的二氧化碳，以實現(xiàn)整個生產過程的負碳排放。內斯奎納石可被回收，用于制造磚等建筑材料。

研究人員預測，用這一過程中產生的二氧化硅代替混凝土混合物中35%的普通熟料，可獲得碳中和水泥。

Seratech公司表示，他們目前主要生產兩種產品：凈零二氧化硅和凈零 MagCarb。

凈零二氧化硅可直接替代混凝土中高達 40% 的波特蘭水泥。凈零 MagCarb 用于零碳建筑材料，包括使用廢二氧化碳的混凝土砌塊、磚塊和石膏板。這一過程解決了依賴CCS實現(xiàn)凈零排放的難以減排的行業(yè)的主要問題，因為很少有水泥廠靠近封存地點。

目前大多數(shù)歐盟水泥CCS示范項目都需要昂貴的管道和/或液態(tài)二氧化碳運輸。Seratech 可以在沒有 CO? 管道、航運或油井封存的任何地方利用廢棄的 CO2 并轉化為有價值的水泥替代品。

與其他低碳水泥工藝相比，Seratech 工藝需要更少的能源，并且消耗自身的二氧化碳排放。專利工藝是獨一無二的，產品可以在現(xiàn)有標準框架內以具有競爭力的市場價格在不修改客戶工廠的情況下使用。

▌編輯：同辰建筑

▌來源：科技日報、友綠網(wǎng)