将生物炭加工成颗粒以抵消混凝土生产中的排放

　　为了在2050年之前实现气候中和瑞士的目标，必须采取负二氧化碳平衡的战略和流程。这些所谓的负排放技术(NET)旨在抵消2050年剩余的“难以避免的”排放，并有助于确保我们最终实现净零排放。

　　作为主要的排放源之一，建筑业负有特殊的义务。全球约8%的温室气体排放是由水泥生产造成的。与此同时，利用大量消耗资源的建筑行业作为可能的碳汇的初步努力正在出现。

　　如果我们开始“用二氧化碳建造建筑”，或者更确切地说，用碳来生产建筑材料，从而从长远来看将其从大气中去除，那么听起来自相矛盾的事情将会成功。为了使这些愿景成为现实，需要进行大量的研究——比如Empa的混凝土和沥青实验室目前正在做的工作。彼得罗·卢拉(Pietro Lura)领导的一个团队正在开发一种将生物炭融入混凝土的工艺。

　　生物炭是在缺氧条件下通过生物质的热解碳化过程产生的，由高水平的纯碳组成——植物在生长过程中以二氧化碳的形式从大气中提取的碳。当植物燃烧时，二氧化碳会被排放出来，但它会长期束缚在生物炭中。

　　第一批集成生物炭的混凝土产品已经上市。然而，生物炭通常未经处理就被引入混凝土，这可能会导致困难。Empa的研究员Mateusz Wyrzykowski解释说:“生物炭非常多孔，因此不仅吸收大量的水，而且还吸收混凝土生产中使用的昂贵的外加剂。”

　　“此外，它很难处理，也不是完全无害的。”细小的煤尘对呼吸道有问题，并有一定的爆炸危险。

　　由于这些原因，研究人员在刚刚发表在《清洁生产杂志》上的一篇论文中提出，将生物炭加工成颗粒。“这种轻质聚集体已经存在于其他材料中，如膨胀粘土或粉煤灰。处理这些材料的技术在工业上是可用的，这增加了这个概念付诸实践的机会，”Wyrzykowski说。

　　为了生产颗粒，该团队使用了一个带有旋转锅的混凝土搅拌机，他们将生物炭与水和水泥混合在一起，作为旋转的结果，得到了直径在4到32毫米之间的小颗粒。然后，他们用这些颗粒生产强度等级为C20/25至c30 /37的普通混凝土，这是当今土木工程中最广泛使用的等级。

　　Mateusz Wyrzykowski说:“混凝土中碳颗粒的体积比例为20%，我们实现了净零排放。也就是说，储存的碳量抵消了颗粒和混凝土生产过程中产生的所有排放。虽然对于体积占20%的普通混凝土(密度在2000到2600公斤/立方米之间)可能还没有达到限制，但对于轻质混凝土(密度约为1000公斤/立方米)来说，负排放潜力尤其引人注目。1800 kg/m3):在混凝土中添加45%体积的碳颗粒，总负排放为-290 kg CO2/m3。相比之下，传统混凝土的二氧化碳排放量约为200千克/立方米。

　　对于实验室负责人彼得罗·卢拉来说，他实验室的研究对实现气候目标做出了至关重要的贡献。他不认为生物炭是最重要的碳来源，而生物炭在目前的研究中被用作一种模型材料。相反，他让人们注意到Empa的几个实验室正在追求的“开采大气”这个宽泛的概念:利用世界上阳光充足地区的大气中的太阳能、水和二氧化碳来生产合成甲烷，然后对合成气体进行热解。

　　卢拉解释说:“这产生了氢，它可以用作工业或移动的能量载体，以及固体碳，我们可以将其加工成颗粒，如生物炭，并将其掺入混凝土中。”

　　更多信息:Mateusz Wyrzykowski等，用于净零混凝土的冷粘合富生物炭轻质骨料，清洁生产杂志(2023)。期刊信息:瑞士联邦材料科学与技术实验室提供的清洁生产杂志引文:将生物炭加工成颗粒以抵消混凝土生产中的排放(2024年，1月8日)检索自2024年1月10日https://techxplore.com/news/2024-01-biochar-pellets-offset-emissions-concrete.html本文受版权保护。除为私人学习或研究目的而进行的任何公平交易外，未经书面许可，不得转载任何部分。内容仅供参考之用。