本文由密歇根大学的Lucca Henrion、Duo Zhang、Victor Li和Volker Sick共同撰写。这是最初发表于The Conversation并根据知识共享许可在此重新发布。

造成气候变化的一个主要因素就在你的脚下，而转化它可能是阻止温室气体进入大气的一个强有力的解决方案。

水泥是混凝土中的粘合剂，占全球二氧化碳排放总量的7%在2018年。据估计，混凝土是地球上使用最多的资源之一每年生产260亿吨在全球范围内。预计产量至少在20年内不会下降。

鉴于该行业的规模及其温室气体排放，可重新改造混凝土的技术可能对气候变化产生深远影响。

作为工程师工作问题上涉及基础设施和建筑，我们一直在设计下一代的混凝土技术，可以减少基础设施的碳足迹，增加耐久性。这包括注入二氧化碳的混凝土，它可以锁住温室气体，而且更坚固，甚至可以弯曲。

该行业进行重大变革的时机已经成熟，尤其是拜登政府承诺将这样做大力投资基础设施建设项目和美国减排同时。然而，要使二氧化碳以一种大幅度减少排放的方式在更大范围内发挥作用，就必须考虑到其所有相关的排放。

重新思考混凝土

混凝土由集料材料——主要是岩石和沙子——以及水泥和水组成。

因为对80%的混凝土碳足迹来自水泥美国的研究人员一直在努力寻找替代材料。

工业副产品如铁渣和粉煤灰现在常用来减少水泥用量。由于这种变化，由此产生的混凝土可以显著降低排放。替代粘合剂，如石灰石煅烧粘土，也可以减少水泥的使用。一项研究发现，使用石灰石和煅烧粘土可以减少排放至少20%同时还能降低生产成本。

除了开发混合水泥外，研究人员和公司正在研究如何将捕获的二氧化碳作为混凝土本身的一种成分，将其锁起来，防止其进入大气。二氧化碳可以以聚集体的形式加入，也可以在混合过程中注入。碳化养护，也被称为二氧化碳养护，也可以在混凝土浇筑后使用。

这些过程将二氧化碳从气体转化为矿物，产生固态碳酸盐，也可以提高混凝土的强度。这意味着建筑可能需要更少的水泥，减少相关的排放。等公司CarbonCure和Solidia已开发出技术，使用这些过程在建筑工地混凝土浇筑和预制混凝土，如煤渣砖和其他建筑材料。

在密歇根大学，我们正在努力生成可弯曲混凝土材料这使得需要更少钢筋的结构更薄、更脆，进一步减少了相关的碳排放。这种材料可以通过设计来最大限度地储存二氧化碳，方法是使用更小的颗粒，这些颗粒容易与二氧化碳发生反应，将其转化为矿物。

基于二氧化碳的可弯曲混凝土可用于一般建筑、水和能源基础设施，以及交通基础设施。可弯曲混凝土被用于日本大阪的61层的北滨塔道路桥梁板在Ypsilanti,密歇根州。

生命周期排放的挑战

这些尖端技术可以开始解决混凝土基础设施的碳足迹，但障碍仍然存在。

在一个这项研究发表于2月8日我们中的三个人研究了将二氧化碳注入混凝土的整个生命周期的排放，发现这些估计并不总是考虑到二氧化碳捕获、运输和使用的排放。我们和同事一起提出了确保碳固化具有强大排放效益的策略。

总之，我们建议制定一个标准的二氧化碳固化方案。室内试验表明，CO2养护可以提高混凝土的强度和耐久性，但效果因养护程序和混凝土混合料的不同而不同。研究可以改善混凝土养护过程中的条件和步骤的时机，以提高混凝土的性能。电力消耗——固化过程中最大的排放源——也可以通过简化过程和可能的利用废热来减少。

先进的混凝土混合料，特别是可弯曲混凝土，已经开始通过增加耐久性来解决这些问题。

融合基础设施和气候政策

到2020年，就广泛了范围的公司宣布了减少排放的措施。然而，政府的投资和采购政策仍然需要改变建筑业。

地方政府正在迈出第一步。“低含碳混凝土”的规定和减少混凝土中水泥用量的项目已经在全国各地出现，包括加州马林县；哈斯丁,纽约；和一个俄勒冈州波特兰市的人行道试点．

在纽约和新泽西美国国会议员提出了州一级的政策，将在竞标过程中为混凝土排放量最低的提案提供价格折扣。这些政策可以作为减少混凝土生产和其他建筑材料的碳排放的蓝图。

在全国范围内,联邦管理的基础设施崩溃一直是一个不断增长的危机。拜登政府可以着手解决这些问题，以及气候变化，并通过战略性基础设施项目创造就业机会。

交通部长皮特·布蒂吉格最近宣布巨大的机会在推进美国基础设施建设方面创造就业、公平和气候成就。”将低碳混凝土提升为全国性气候解决方案的政策可能会随之而来。

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卢卡Henrion是全球二氧化碳倡议的研究员。两张，是助理研究科学家。维克托C。锂是詹姆斯·r·赖斯杰出大学工程学教授。Volker生病Arthur F. Thurnau教授，高级能源研究DTE能源教授，全球二氧化碳倡议主任。