人类生产的混凝土比地球上任何其他材料都多。它是现代文明的文字基础——这是有充分理由的。

混凝土坚固、耐用、价格实惠，地球上几乎每个社区都可以使用。然而，全球混凝土行业有一个肮脏的小秘密:它独自负责占全球二氧化碳排放量的8%以上-超过排放量的三倍与航空有关．随着亚洲城市的发展，这些碳排放量在过去20年里翻了一番，而碳需求仍在以前所未有的速度增长。

这也是最难脱碳的行业之一，部分原因是制造商通常都是超本地化的，利润微薄，几乎没有什么资金可以投资于降低排放的技术。

然而，困难并不一定意味着不可能。

世界各地的建筑师、工程师、科学家和水泥和混凝土制造商正在研究和试点几种可以显著减少水泥和混凝土碳足迹的新策略和技术。以下是其中的一些，包括一个我的团队科罗拉多大学的一名研究人员正在研究:如何使用纯天然微藻来解决混凝土最大的排放问题——水泥。

不需要100%的水泥

混凝土对气候影响的罪魁祸首是硅酸盐水泥的生产——用于制造混凝土的粉末。

水泥是通过将富含碳酸钙的石灰石加热到超过2640华氏度(1450摄氏度)制成的。碳酸钙分解成氧化钙或生石灰和二氧化碳——一种使气候变暖的温室气体。这种化学反应，被波特兰水泥协会称为生命的化学事实在水泥相关的排放中，美国的排放量高达60%左右。剩余的部分来自于加热窑炉的能源。

减少混凝土碳足迹最有希望的短期策略之一是使用燃煤电厂的粉煤灰、炼铁炉渣和煅烧粘土等材料来替代混凝土混合物中的部分硅酸盐水泥。这些被称为补充胶凝材料．

使用20% ~ 50%的粉煤灰、矿渣或煅烧粘土可以降低混凝土混合料的含碳量几乎是相同的比例．

另一种方法是使用少量的石灰石来代替部分水泥，这正在成为一种最佳实践。经过严格的测试，加州交通部(California Department of Transportation)最近宣布将会这样做允许波特兰-石灰石水泥混合物，即PLC在其项目中使用．用5%至15%的石灰石代替水泥，PLC可以减少大约相同数量的排放。加州迅速做出决定导致其他州批准使用PLC．

许多研究人员现在正在提倡采用石灰石煅烧粘土水泥其中含有约55%的硅酸盐水泥、15%的石灰石磨粉和30%的煅烧粘土。它可以减少45%以上的排放量。

电气化和碳捕获能做什么

水泥厂也开始了测试碳捕获技术和电窑削减排放。但是碳捕获是昂贵的，而且扩大技术规模以满足水泥和混凝土行业的需求也不是一件容易的事情。

窑炉电气化也面临同样的障碍。为这个世界上能源最密集的过程之一提供电力，需要新的技术和大量的资本投资。然而，零燃烧相关排放的承诺对一些企业家和水泥公司来说已经足够诱人了，包括那些有兴趣使用的人100%太阳能用于水泥生产——他们正在竞相寻找在技术上和经济上都大规模可行的解决方案。

的降低通货膨胀法国会在8月通过了这项法案，该法案将有助于这些技术得到更广泛的应用。它包括为设备现代化和增加碳捕获能力提供资金，以及为制造商减少排放提供税收优惠。

不用水泥，可能会用藻类

另一种策略是生产功能相同的材料，不含任何硅酸盐水泥。

碱活化矿渣或粉煤灰水泥混凝土等材料是由矿渣、粉煤灰或两者与非常坚固的基础结合而成的。这些材料已经展示过了减少90%或更多的碳排放它们可能满足规模和成本标准，但仍面临技术和监管方面的挑战。

低碳、无硅酸盐水泥混凝土产品的一些例子已经获得了市场的牵引，包括基于硅灰石的模块化组件，压缩土块而且预制生物水泥产品，包括生产的利用光合作用，生物矿化微藻．

藻类还被用作水泥窑加热的替代生物燃料，藻类培养系统也已被广泛应用与水泥生产相关联，以捕获碳．

我和我在科罗拉多大学博尔德分校的团队正在研究用于波特兰水泥生产的藻类石灰石这将有助于减少60%与水泥制造相关的排放。这项技术很有吸引力，因为它是即插即用的传统水泥生产。

用混凝土锁住捕获的二氧化碳

工程师们还在试验将捕获的二氧化碳注入混凝土中，以及使用由二氧化碳制成的骨料来代替混入混凝土中的砾石或沙子。

这是一个令人兴奋的概念，但到目前为止，注射已经取得了成果有限的二氧化碳减排，而储存二氧化碳的聚集体的生产也在增加尚未扩大规模．

最终，时间将会证明这些技术和其他技术是否能实现它们的承诺。

可以肯定的是，水泥和混凝土行业在全球范围内都认为，它有一个问题需要解决，但没有灵丹妙药。可能需要一套适合本地和全球市场的解决方案，以应对不断增长的人口和快速变化的气候所带来的当前和长期挑战。

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威尔·斯鲁巴(Wil Srubar)博士是科罗拉多大学博尔德分校建筑工程和材料科学的助理教授，在那里他领导着活体材料实验室。本文最初发表于谈话．