現(xiàn)代社會(huì)有許多旨在對(duì)抗氣候變化的技術(shù)，比如氫動(dòng)力飛機(jī)、水下采礦機(jī)器人和核聚變反應(yīng)堆，它們都極富開創(chuàng)性，每一個(gè)都有望在減少溫室氣體排放方面發(fā)揮作用。

但也有一些看似平平無奇的方法，比方說建筑材料。按質(zhì)量計(jì)算，世界上使用最多的材料是水泥。但對(duì)于氣候而言水泥是很可怕的，它造成的溫室氣體排放量約占總排放量的8%。

好消息是，一些公司正在努力扭轉(zhuǎn)水泥對(duì)氣候的影響。它們可能沒有機(jī)器人聽起來那么令人興奮，注意到這個(gè)領(lǐng)域有一些非常吸引人的創(chuàng)新。所以，現(xiàn)在讓我們深入探討下水泥為什么對(duì)氣候很重要，再了解一下改善這種常見材料背后可能需要的技術(shù)。

水泥本質(zhì)上是建筑物的膠水

在深入討論之前，讓我們先弄清楚一些定義。水泥，本質(zhì)上是建筑物的膠水。它的任務(wù)是把材料結(jié)合在一起，這樣我們就可以建造東西了。水泥與水、沙子或礫石混合制成混凝土，混凝土變硬后可用于制造建筑物或道路。

之所以說水泥是“氣候變化的夢(mèng)魘”，有兩個(gè)主要原因。第一個(gè)是，它的制造過程通常涉及到極高的溫度，大約1400攝氏度。要達(dá)到這種高溫，我們就要燃燒一些東西，通常是煤一類的化石燃料。鋼鐵生產(chǎn)等其他重工業(yè)也面臨同樣的問題。

水泥的氣候影響的另一個(gè)主要挑戰(zhàn)是石灰的基本化學(xué)成分，而石灰是水泥的關(guān)鍵成分。

在制作水泥時(shí)，人們通常從石灰?guī)r開始，其中含有鈣、氧氣和碳。要制造一種能與水和其他材料發(fā)生反應(yīng)并硬化的材料，你需要把石灰?guī)r變成石灰，里面只包含鈣和氧氣。

你應(yīng)該已經(jīng)意識(shí)到了，石灰?guī)r中的碳最終不會(huì)進(jìn)入石灰。這些碳會(huì)與氧氣結(jié)合，這個(gè)過程會(huì)釋放出二氧化碳，它是最臭名昭著的溫室氣體。

如果你覺得化學(xué)式更直觀，下面這個(gè)就是：

CaCO3（石灰?guī)r）+heat（熱量）→CaO（生石灰，氧化鈣）+CO2（二氧化碳）

只要使用這種方式制造水泥，就會(huì)釋放出二氧化碳，這是不可避免的。

給正在混合的混凝土添加二氧化碳

想要減少水泥對(duì)氣候的影響，一個(gè)主要方法是減少石灰的使用。但這樣做必須小心謹(jǐn)慎，因?yàn)槟悴幌胱罱K得到不那么堅(jiān)固或耐用的水泥。而加入少量的填充物可以幫助減少所需要使用的石灰，并且不影響水泥的性能。

CarbonCure公司提供了一種有趣的方法，給正在混合的混凝土中添加一些二氧化碳，它會(huì)與混合物中的成分發(fā)生反應(yīng)并變硬，這一過程也被稱為礦化。

以一種可控的方式這樣做，可以幫助捕獲一些二氧化碳，同時(shí)也可以減少最終產(chǎn)品中使用的石灰總量。

最近，CarbonCure公司宣布，它已經(jīng)使用從大氣中直接提取出的二氧化碳制造出了水泥，這一過程被稱為直接空氣捕獲。該公司將二氧化碳加到了一些廢水中，否則其反應(yīng)性太強(qiáng)，無法再利用。

在演示中，CarbonCure與一家名為Heirloom的加州初創(chuàng)公司合作，成功捕獲了二氧化碳。兩家公司表示，這是第一次用從大氣中捕獲的二氧化碳來制造水泥。

不過，這個(gè)過程現(xiàn)在只適用于很小的規(guī)模，而且關(guān)于直接捕獲的空氣是否可以廉價(jià)且有效地完成任務(wù)，還有很多尚未解決的問題。但CarbonCure的方法可能有助于減少建筑過程中的一些氣候污染，同時(shí)也有助于清理大氣中已經(jīng)存在的排放。

從零開始改造水泥

其他組織也在試圖從零開始改造水泥。

蔣業(yè)明和利亞·埃利斯，他們是SublimeSystems公司的創(chuàng)始人，這是一家總部位于波士頓的水泥初創(chuàng)公司，最近籌集了4000萬美元的資金。蔣業(yè)明和埃利斯都有制造電池的背景，他們決定用自己的技能來重新思考水泥制造。

還記得水泥對(duì)氣候造成傷害的兩個(gè)原因嗎？SublimeSystems正在努力從兩個(gè)方面同時(shí)入手。

首先，他們?cè)噲D用電來取代水泥制造過程中所需的熱量。此前，蔣業(yè)明和埃利斯發(fā)現(xiàn)他們可以在無需高溫或化石燃料的情況下，將石灰?guī)r轉(zhuǎn)化為石灰，所采取的方法是利用電實(shí)現(xiàn)類似的反應(yīng)。

如果電力來自可再生能源，SublimeSystems公司的方法可以讓水泥的碳排放量減少70%。

至于由水泥化學(xué)成分造成的排放，有幾種可能的解決方案。首先，埃利斯解釋說，他們的制備過程可以更容易地捕獲、使用或存儲(chǔ)二氧化碳，因?yàn)樗鼘⑹菨饪s且溫度較低的。這意味著他們不需要用到那些碳捕獲和存儲(chǔ)所需的昂貴設(shè)備。

他們的工藝最終也可能用到其他的原材料，包括一些不含碳的材料，所以他們根本不會(huì)產(chǎn)生二氧化碳。

對(duì)于SublimeSystems或其他致力于重塑重工業(yè)的公司來說，還有很長(zhǎng)的路要走?！斑@將會(huì)很難實(shí)現(xiàn)，”埃利斯說，“我們這樣做不是因?yàn)橛X得這很容易?！?/p>

如今，該公司的工廠每年可以生產(chǎn)大約100噸水泥。為了在成本上獲得競(jìng)爭(zhēng)力，SublimeSystems需要生產(chǎn)與傳統(tǒng)商業(yè)工廠相同規(guī)模的水泥，后者每年可以生產(chǎn)約100萬噸水泥。目前，SublimeSystems計(jì)劃在2028年做到這一點(diǎn)。