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能源解决方案

重新发明混凝土

加利福尼亚州公司设想了一个世界,其中每年使用80亿吨的混凝土隔离数十亿吨二氧化碳

承包商为我们在佛蒙特州的杜默斯顿家的地基浇筑混凝土。不久的将来,混凝土可能会吸收大量的碳。
图片来源:Alex Wilson

我一直在旧金山湾区,过去一周在各种会议上发言。(当我旅行时,我试图将活动结合起来燃烧所有燃料并发出所有多氧化碳到达那里的所有燃料。会议之间,我现在在Petaluma和Napa和我的女儿共度时光。)

我上周在菲尔维尔是由我的朋友和同事布鲁斯国王,P.E的小会组织,它专注于“绿色星球的创新材料”。赠送者的名册包括如艾德马齐里亚的众所周知的思想领袖2030年建筑他正在领导一项到2030年向零碳建筑转变的努力;约翰·华纳博士,父亲绿色化学,通过减少毒性来改变制造;和Mathis Wackernagel,创始人全球足迹网络

一个不太知名的演讲者(和三天的参与者)是布伦特Constantz博士。蓝色星球的创始人和首席执行官和斯坦福大学教授。(Blue Planet has no website currently.) Little did I know how audacious Constantz’s plans are: to reinvent concrete, transforming it from one of the world’s largest emitters of carbon dioxide into one of the most important tools to sequester the carbon dioxide emitted from power plants.

普通波特兰水泥

今天用于混凝土和各种灰浆、灰泥和混凝土砌块(CMUs)的波特兰水泥主要由两种形式的硅酸钙(氧化钙加二氧化硅)和较低浓度的氧化铝、氧化铁和硫酸盐组成。

波特兰水泥从其外观的相似性从波特兰石头的相似之处派生,在波特兰,英国多塞特,英格兰的海岛上发现,并在19世纪初广泛使用。

进入波特兰水泥制造的主要原料是氧化钙(CAO),其通过“煅烧”石灰石(Caco3),在非常高的温度下形成“熟料”。该煅烧过程驱动二氧化碳(CO2)。由于在全球使用这种大量水泥(约16亿吨),波特兰水泥生产是我们二氧化碳排放的最大来源之一。

硅酸盐水泥通过煅烧石灰石(一种化学过程)和煅烧过程中消耗的巨大能量产生二氧化碳。

请注意,波特兰水泥只是混凝土中的一个组成部分,占混凝土质量的约12%。其余的质量包括沙,水和聚集体。水泥是粘合剂,粘合剂将沙子粘在一起粘合成固体的石质材料。

碳酸钙水泥

康斯坦茨关注的是一种非常不同的水泥:碳酸钙水泥。钙要么来自海水,要么(在更内陆的地区)来自盐水,而碳酸盐来自发电厂烟道气体中的二氧化碳。他设想了一个系统,在该系统中,从烟道气中提取二氧化碳,以生产碳酸钙水泥和石灰石骨料。

吸引了一些大型投资者的蓝色星球,相信用碳混合物水泥和石灰石聚集体产生的混凝土将是碳中性甚至是碳阴性的,这意味着您使用的更多碳被隔绝更多的碳 - 或拉出气氛和永远锁定。

蓝色行星正在加州最大的电厂之一进行研究:在山上的海岸(旧金山南)海岸的天然气燃气植物。这苔藓着陆发电厂,现在由Dynegy拥有,每年生产400万吨二氧化碳 - 二氧化碳,这是有助于全球变暖。

在从CarbonMix水泥中生产混凝土时,将多种方式实现碳排放减排:将减少波特兰水泥的生产;CO2将在碳酸钙水泥中化学捆绑;和总体(混凝土的一个更大的组成部分)是石灰石。

可以立即使用石灰石作为骨料,公路标准和具体工程标准没有变化。和康斯州声称甚至是非港口水泥可以用很少的变化使用 - 尽管水泥粘合剂中的较低碱度可能意味着需要不同的重新杆。(用标准混凝土,高碱度保护钢重杆免受腐蚀。)

碳负混凝土的辅助益处

除了从发电厂排出的二氧化碳的巨大益处外,CarbonMix水泥和骨料生产可以提供脱矿物的方法。例如,这种设施将提供脱盐植物的精彩补充。

在脱盐中,在浓缩钙和其他矿物质的过程中从海水或盐水中提取淡水。海水淡化变得越来越普遍,摆脱高度浓缩的盐水可能是一个挑战。例如,德克萨斯州有几乎50个脱盐植物,几乎所有这些都使用盐水而不是海水。

减少盐水的矿物质含量也是压裂的关键优先级。石油和天然气行业愿意找到想要使用这种盐水的人,帮助在过程中净化它。

一个可能改变游戏规则的人

布伦特•康斯坦茨(Brent Constantz)是否能实现他改造水泥和混凝土的愿景仍有待观察——水泥和混凝土是当今建筑中最常用的材料之一。如果他能做到,这将是一个游戏规则改变者——BuildWell的与会者很快就领会到了这一点。

如果他成功,财富将在这个过程中,世界将更好。我期待着在未来几个月和几年内观看蓝色星球的进展。建筑物将在演变时报告这项技术。

亚历克斯是BuildingGreen公司.和执行编辑环境建设新闻.2012年,他创立了弹性设计研究所.要跟上亚历克斯的最新文章和想法,你可以注册他的Twitter账号

15评论

  1. 特里李||#1

    自然建筑与混凝土
    我认为家庭和商业建筑行业应该在没有使用工厂制造的混凝土的情况下,回到地球和土壤等自然方法。I know some rammed earth chemist use Portland cement as a ‘stabilizer’ but have switched to pozzolan a siliceous or siliceous and aluminous material which, in itself, possesses little or no cementitious value but which will, in finely divided form and in the presence of water, react chemically with calcium hydroxide at ordinary temperature to form compounds possessing cementitious properties (ASTM C618).[1] The broad definition of a pozzolan imparts no bearing on the origin of the material, only on its capability of reacting with calcium hydroxide and water. A quantification of this capability is comprised in the term pozzolanic activity.

  2. 马克弗雷德里克斯||#2

    克隆
    这种声音类似于当地(对我)公司最近在哈利法克斯,新斯科舍省开始。他们在途中很好,并在省和北美的几家混凝土制造商合作。
    http://carboncure.com/

  3. 亚历克斯·威尔逊||#3

    碳化碳化
    标记,
    我熟悉碳化碳化,并且建立在几年前将它们认识为前10名绿色建筑产品,但这非常不同。在制造过程中,碳结核将CO2注入混凝土砌体单元。蓝色行星提出了一种完全不同类型的水泥以及石灰石骨料,其中两者都将CO2拉出电厂烟道气。

  4. 鲍勃科曼||#4

    如果你必须
    如果你必须用混凝土做地基,或者类似的东西,全国范围内最好的选择是什么?

  5. GBA编辑器
    马丁·霍洛拉||#5

    回应鲍勃科曼
    鲍勃,
    这取决于你对“最好”的定义。

    在大多数情况下,3000psi的普通混凝土(过去被称为“6袋混合料”)随处可得,耐用,而且价格合理。

  6. 鲍勃科曼||#6

    最好的
    我的意思是沿着绿色/可持续线条混凝土的替代品。

    除了贫困的页脚外,似乎似乎并不是一种选择
    或者是车库的地板。

    如果他们能找到一种重用所有塑料废物,如Num 7和无法重复使用的物品,那将是不错的;也许用4foot基础墙段制作4foot,装有钢筋和紫外线稳定的外观。

  7. 尼克DeFabrizio||#7

    谢谢你的这篇文章。
    谢谢你的这篇文章。明亮的光芒希望它在一天开始时闪耀只是我需要的!有趣的是,水泥(由罗马书2000年前完善的)和其混凝土衍生物仍然借给现代建筑技术,并且应该是创新建筑师和建筑商的最爱。然而,水泥生产的巨大环境成本和总运输一直是其achilles愈合。如果这个过程可以改变该等式和制作环境的水泥生产部分 - 它将是建筑中最伟大的现代发现之一。

  8. 特里李||#8

    这是另一种选择
    以下是楼层的另一种选择:http://www.grisb.org/publications/pub11.htm.

    查看墙壁的Sirewall ...http://www.sirewall.com/

  9. 格雷厄姆·斯韦特||#9

    所有听起来很熟悉
    我知道康斯坦茨先生早在2009年就参与了这项技术的发展,当时他作为Calera公司的首席执行官在参议院能源和水发展小组委员会作证。我相信Calera还在运作,从他们目前的网站来看,他们的试验工厂在Moss Landing........想知道他为什么要独立开发《蓝色星球》.......还是只是换了个名字?

  10. 大卫库特||#10

    从燃煤发电站获得二氧化碳
    这是技术上可行的技术之一,但其在实践中是否有用将取决于经济学和能源回报(Eroie)等因素。因为来自燃煤发电站的排气流中的二氧化碳是一个小部分,所以它需要套件和能量来分离它。这与想要从化石燃料发电站隔离二氧化碳的组相同的问题。尽管在过去的几年里有很多研究资金,但由于费用,并且从工厂发出的能量而言,封存就没有看到任何显着的商业用途作为能量,用于提取和处理二氧化碳。

    取决于商业混凝土制造工艺(使用烟道气中的二氧化碳)如何储存和运输气体,EROIE和费用可能比目前确定的封存技术更好。但他们必须做得更好。

  11. 杰克大衣||#11

    制作混凝土的“小”更环保
    可以更换多达30%的波特兰水泥(使其作为煅烧过程的一部分作为文章笔记的一部分),其中废品称为粉煤灰(通常来自煤炭燃烧发电机 - 有时被称为烟灰灰)和/或一些炉渣(来自铁/钢)。

    使用这些添加剂,可以对使用混凝土的碳足迹进行实际差异。

  12. 约翰福克||#12

    碳化碳化
    阿特拉斯块是碳化的主要偏信,由Brampton Brick购买(在拍卖)。我对阿特拉斯街区的原始兴趣是他们的轻量级块,使用波罗瓦,最多30%的聚集体。Poraver产品,由蓝盒,再生,玻璃制成。8“块重量仅为20磅。我还使用波罗拉瓦修复Supaflu,倒入适当的地方,烟囱衬里,在”水访问“位置。最初,我希望屋顶上方的砖块(不是衬垫)的劣化砖,要仔细删除 - '使用指甲锉,如果您需要' - 当然,我的承包商无法!Poraver,砂浆混合物,也具有高温,重量轻,“轻微”的绝缘值,并工作得很好(2个冬天)。
    我希望碳化和波罗瓦知识,并未丢失。

  13. 戴夫Frentress.||# 13

    这是你的房子吗?
    亚历克斯,我很惊讶你地下室里都是传统表格!是什么原因你没有使用绝缘混凝土形式至少在地下室?
    在该国的大多数地区,您可以用粉煤灰或渣子获得混凝土,以取代20%的波特兰水泥。在该行业中,我们称这些材料SCM(补充水泥材料)。由于这些材料的化学反应和增加的密度,混合物通常在抗压强度略高,同时提高含量胆碱和可重整性。如果您的项目计划允许您等待更长时间的实力发展,大多数生产商都提供了较高金额的混合。你必须小心这些在凉爽的天气中,因为加热和保护可以产生更多的二氧化碳,而不是你节省的东西......随着很多燃煤发电厂的关闭,飞灰变得非常难以获得和昂贵。它不是一些人被引导的废品。

  14. 伊森;5A气候带;~ 6000硬盘||# 14

    Poraver
    大教堂知识丢失,因为约翰建议?波罗拉弗似乎是一种创造无泡沫子板式绝缘的一种方法,以及使用它作为Readymix混凝土倒入的一部分,将其铸造混凝土的潜在更高的绝缘品质。我可以找到使用Poraver的唯一项目是努力中心:

    http://endeavourcentre.org/2012/08/a-remarkable-new-管ulation/

    克里斯马格伍德写道

    在未来,我们希望探索这种材料的进一步用途,包括基础墙壁和高于高度的应用。
    与Poraver合作一直是一个包括许多创新的项目的亮点之一。

    这是一个在Readymix中解释Poraver的视频:https://www.youtube.com/watch?v=ah60cbjfhl4.

  15. 斯科特巴克多尔||# 15

    不要忽视压实的砾石或在当天弗兰克洛伊德赖特和史蒂夫广告队在木材下跳过混凝土地板,
    有许多替代土坯、石头等螺旋墩。
    Perma Columns混凝土是,但最小的全部
    这将是一篇很棒的文章

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