绿色水泥可能会改变建筑业格局——但建筑商真的会使用它吗？

混凝土是世界上使用量第二大的材料。我们需要它来支撑桥梁、建筑物、露台、楼梯、台面等，而且它的使用量在过去四十年中一直在增长，增长了三倍。

主要的建筑材料包括水、粗骨料（如沙子和砾石）和粘合剂，而水泥是一种碳排放特别高的产品。

根据国际能源署的数据，水泥行业是世界第三大工业能源消耗行业，消耗了全球工业能源消耗的 7%。它也是第二大二氧化碳工业排放行业，占全球排放量的 7%。大多数排放发生在原材料（通常是粘土和石灰石）被加热到 2500 华氏度以上以成为超强粘合材料时。每生产一吨水泥约会释放 600 公斤二氧化碳。

但是，可持续的“绿色”水泥正变得越来越受欢迎，尤其是考虑到传统水泥的环境足迹。去年东京大学就出现了一个最新的例子，研究人员 Kota Machida 和 Yuya Sakai 用食物垃圾制作了水泥。食物垃圾以前曾被用作水泥替代品的填料，但 Machida 和 Sakai 开发了世界上第一种完全由食物垃圾制成的水泥工艺。

两人花了几个月的时间将食物垃圾与塑料混合，使这些材料粘在一起。最后，他们找到了合适的温度和压力组合，只用食物垃圾制造水泥，无需添加任何添加剂。他们采用通常用于用木粉制造建筑材料的“热压”策略，将食物垃圾粉末与水混合，然后将其压入加热到 350 华氏度的模具中。研究人员表示，这种水泥的抗拉强度或抗弯强度是普通混凝土的三倍多。

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“最具挑战性的部分是，每种食物垃圾需要不同的温度和压力水平，”Sakai 在一份新闻稿中说。他们使用过茶叶、橙子皮和洋葱皮、咖啡渣、大白菜，甚至午餐盒里的剩菜。

町田本月早些时候接受美联社采访时表示：“我们最终的希望是，这种水泥能够取代对环境影响更大的塑料和水泥产品。”

多年来，工程师和研究人员一直在开发减少水泥和混凝土碳足迹的创新技术。2021 年，东京大学的科学家发明了一种混凝土制造工艺，可以重新利用旧混凝土产品（这些产品通常会被浪费）、在较低温度下加热材料并从大气中捕获二氧化碳。

2019 年，台湾国立台北科技大学和印度水资源部门的研究人员发现，农业和水产养殖业产生的天然废弃物可以部分替代绿色混凝土中的粗料和粘合剂。还有许多其他替代品，尽管这些创新还处于开发初期，但它们使建筑材料更接近实现减少碳排放的目标。

但谈到扩大食品垃圾水泥用于建筑用途，跨国基础设施公司 Ferrovial 的结构设计工程师 Sohan Mone 表示，说服企业进行转换可能具有挑战性。

“要彻底改变水泥的使用方式，就需要我们这个行业做出很多根本性的改变，”莫内说。“从水泥的安装方式到运输方式，所有基础设施都与水泥目前的运作方式相适应。”

莫恩补充道，这并不是说这不可能或不值得。但一种技术无法解决建筑行业的所有问题。

Mone 的担忧之一是，水泥制造商和建筑公司必须确保所有产品都符合性能和安全标准。大多数大型基础设施项目都使用混凝土，即用钢筋（钢材）来加固水泥。如果没有额外的结构支撑，水泥本身就像瓷器一样。水槽和马桶等陶瓷制品可以承受压缩载荷，但陶瓷不如混凝土坚固。

“一旦施加剪切力，比如任何张力或弯曲，[单独使用的水泥]就会破碎，”莫恩说。“它不擅长承受张力。”

因此，莫恩表示，在更复杂、建筑密集的用途中使用食品水泥或水泥替代品需要进行大量的安全性和耐久性测试。行业监管机构和承包商本身必须确信其可行性。

“我们受到严格监管，这是理所当然的，而且我们在使用材料方面也不是很自由，”莫内说。“这些结构的生命周期可能长达数百年，而这些东西在长期暴露于环境中时会如何表现，这仍是一个悬而未决的问题。人们总是担心不知道新事物会如何反应。而且混凝土本身需要大量维护。”

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绿色材料也可能很昂贵，莫恩说，这增加了说服公司使用它们的难度。在大型建筑项目中，开发商选择最经济的方案更为常见。但改用绿色水泥可能是值得的，尤其是当发展中国家加快建设项目、其他国家更新老化的基础设施，混凝土使用量增加时。

使命可能伙伴关系组织在其《气候具体行动》计划中报告称，到 2050 年，全球水泥产量可能增长 23%。正如水泥和混凝土正在塑造我们的建筑环境一样，它们的影响也塑造了我们未来的气候。

到 2030 年，水泥行业需要将其年排放量减少至少 16%，才能达到《巴黎气候变化协定》的标准。由于水泥和混凝土对未来发展至关重要，研究人员认为，制造水泥的材料投入将是减少排放和环境影响的最快方法之一。

“鉴于挑战的紧迫性以及技术系统发展所需的时间，需要大力推动下一代低碳水泥走出实验室并进入市场。并非所有水泥都能成功，但那些成功的水泥可能具有巨大的脱碳潜力，”政策研究所查塔姆研究所在其 2018 年《改变混凝土：低碳水泥和混凝土的创新》报告中写道。

城市发展和基础设施修复当然不会很快放缓。但随着绿色建筑材料的新发展，振兴建筑环境的碳影响不必那么大。