水泥可吸收大量二氧化碳

水泥生產(chǎn)一直被認(rèn)為是導(dǎo)致氣候變化的元兇之一。據(jù)測(cè)算，生產(chǎn)這種工業(yè)原料的過程及使用的化石燃料排放的溫室氣體約占全球總量的5%。然而根據(jù)一項(xiàng)新的研究，這種現(xiàn)代文明的“積木”可能最終會(huì)吸收一部分二氧化碳?xì)怏w——足以抵消近1/4的生產(chǎn)水泥所排放的溫室氣體。

為了生產(chǎn)水泥，石灰石(碳酸鈣)通過高溫烘焙至1 000℃被轉(zhuǎn)化成石灰(氧化鈣)。這一轉(zhuǎn)化過程向大氣中釋放了大量的二氧化碳——約占水泥生產(chǎn)釋放溫室氣體的一半。另一半則來自于加熱水泥窯的化石燃料的燃燒。

但這里還有一線希望：被拆除建筑的砂漿、混凝土和碎石可以通過一個(gè)被稱為碳酸化的過程逐漸吸收二氧化碳。當(dāng)空氣中的二氧化碳進(jìn)入水泥中的微小孔隙時(shí)，它會(huì)遇到被困在那里的各種各樣的化學(xué)物質(zhì)和水，隨后發(fā)生的反應(yīng)將二氧化碳轉(zhuǎn)化為包括水在內(nèi)的其他化學(xué)物質(zhì)。然而全世界的水泥到底吸收了多少二氧化碳卻從來沒有被估計(jì)過。因此包括美國(guó)帕薩迪納市加利福尼亞理工學(xué)院物理學(xué)家Zhu Liu、加利福尼亞大學(xué)爾灣分校地球系統(tǒng)科學(xué)家Steve Davis在內(nèi)的中美歐科學(xué)家對(duì)這一問題展開了研究。

研究人員收集了來自世界各地的有關(guān)水泥的研究數(shù)據(jù)，包括混凝土墻的厚度、不同結(jié)構(gòu)中使用的混凝土的質(zhì)量、混凝土建筑物的壽命，以及建筑物被拆除后發(fā)生的具體情況?？茖W(xué)家還實(shí)地走訪了全球水泥使用量最多的國(guó)家——中國(guó)的建筑工地，以便能夠獲得對(duì)水泥可吸收多少二氧化碳產(chǎn)生影響的各種因素的更為精確的評(píng)估。其中包括從混凝土瓦礫的大小范圍以及它被留在露天中多長(zhǎng)時(shí)間，到有多少水泥是用厚厚的混凝土與薄薄的一層砂漿涂抹在墻上(在那里它更容易暴露于二氧化碳中)的諸多信息。

之后，研究人員將樣本帶回實(shí)驗(yàn)室。在這里，他們計(jì)算了砂漿和混凝土在不同設(shè)置(被埋藏、在露天里以及封閉在室內(nèi))中的碳酸化速度。這些信息形成了一個(gè)計(jì)算機(jī)模型的基礎(chǔ)?？茖W(xué)家們對(duì)其運(yùn)行了10萬次，旨在搞清隨著調(diào)整不同的變量，最終的估算結(jié)果會(huì)產(chǎn)生怎樣的變化。

最終的結(jié)果產(chǎn)生了水泥對(duì)于氣候變化累積效應(yīng)的不同認(rèn)識(shí)。研究人員估計(jì)，1930年至2013年間，全球水泥已經(jīng)吸收了45億t的碳或超過160億t的二氧化碳，這相當(dāng)于石灰石在水泥窯中被轉(zhuǎn)化為石灰時(shí)所釋放的碳總量的43%。研究人員在2016年11月21日出版的《自然—地球科學(xué)》上報(bào)告了這一研究成果。他們寫道，這一數(shù)值比近幾十年來森林吸收的碳多了20%。

在全世界追蹤碳的研究人員聯(lián)盟“全球碳計(jì)劃”的主席、加利福尼亞州帕洛阿爾托市斯坦福大學(xué)地球系統(tǒng)科學(xué)家Rob Jackson認(rèn)為，這一調(diào)查結(jié)果并不代表著全球溫室氣體排放總體情況的一個(gè)戲劇性變化，但他認(rèn)為，這項(xiàng)研究為碳模型的一部分增加了另一種信息。該模型特別容易出現(xiàn)不確定性，例如有多少碳在陸地上被吸收。在未來的詳細(xì)目錄中，水泥需要被添加到能夠從大氣中吸收碳的物質(zhì)清單中。Jackson指出：“這非常重要。這是我們提高認(rèn)知水平的一個(gè)機(jī)會(huì)?！?/p>

由于隨著時(shí)間的推移，水泥能夠有效地抵消其一部分影響，因此這一結(jié)果可能有助于指導(dǎo)減少其碳足跡的決策。Davis表示，更大的收益可能來自于從化石燃料使用到水泥生產(chǎn)的觀念上的轉(zhuǎn)變。

Davis表示：“如果你有一個(gè)選擇——減少化石燃料排放或減少水泥排放，現(xiàn)在你應(yīng)該更喜歡減少化石燃料排放?！彼f，這是可以想象的，在未來，水泥甚至能夠吸收比其所釋放的更多的二氧化碳。但Davis強(qiáng)調(diào)，這取決于能夠遠(yuǎn)離化石燃料，并且找到一種方法捕獲和處置來自水泥廠石灰石的溫室氣體。

[關(guān)毅 編譯]