剑桥大学研究人员开发出一种生产低排放混凝土的突破性方法

剑桥大学研究人员开发出一种生产低排放混凝土的突破性方法 这种方法被研究人员称为"绝对的奇迹"，它利用电弧炉（常用于钢材回收）同时回收水泥（混凝土的主要碳密集元素）。混凝土是地球上使用量仅次于水的第二大材料，其排放量约占人为二氧化碳排放总量的 7.5%。如何在满足全球需求的同时减少混凝土的排放，是全球最大的脱碳挑战之一。剑桥大学的研究人员发现，废水泥是石灰助熔剂的有效替代品，石灰助熔剂在钢材回收过程中用于去除杂质，通常最终成为一种被称为炉渣的废品。但用废旧水泥替代石灰后，最终产品是可用于制造新混凝土的再生水泥。剑桥大学的研究人员在《自然》杂志上报道了他们开发的水泥回收方法，这种方法不会给混凝土或钢材的生产增加大量成本，而且由于减少了对石灰助熔剂的需求，大大降低了混凝土和钢材的排放量。零排放的测试和潜力该项目的合作伙伴材料加工研究所（Materials Processing Institute）最近进行的测试表明，可在电弧炉（EAF）中大规模生产再生水泥，这是首次实现这一目标。如果电弧炉由可再生能源驱动，这种方法最终可以生产出零排放的水泥。剑桥大学工程系的朱利安-艾尔伍德教授是这项研究的负责人，他说："我们与建筑行业的成员就如何减少该行业的排放量举行了一系列研讨会。这些讨论产生了很多好主意，但有一点他们无法或不愿考虑，那就是一个没有水泥的世界。"在英国材料加工研究所的电弧炉中首次生产电水泥的照片。资料来源：材料加工研究所混凝土由沙子、砾石、水和作为粘合剂的水泥制成。虽然水泥在混凝土中所占的比例很小，但却造成了近 90% 的混凝土排放量。水泥是通过一种名为"熟料"的工艺制成的，在这种工艺中，石灰石和其他原材料被粉碎，并在大型窑炉中被加热到约 1450°C 的温度。这一过程将原料转化为水泥，但在石灰石脱碳转化为石灰的过程中会释放出大量的二氧化碳。替代材料的挑战过去十年来，科学家们一直在研究水泥的替代品，并发现混凝土中大约一半的水泥可以用粉煤灰等替代材料代替，但这些替代材料需要被剩余的水泥化学激活才能硬化。Allwood说："这也是一个数量问题我们没有足够的替代品来满足全球每年约40亿吨的水泥需求。我们已经找到了低悬果实，可以通过精心混合和掺和来帮助我们减少水泥用量，但要想一直实现零排放，我们需要开始跳出固有思维。"第一作者、工程系的 Cyrille Dunant 博士说："我在以前的工作中就有一个模糊的想法，如果有可能粉碎旧混凝土，取出沙子和石子，加热水泥就能去除水分，然后就能重新形成熟料。液态金属浴将有助于这种化学反应的进行，而用于回收钢材的电弧炉则很有可能。我们必须尝试一下。"在英国材料加工研究所的电弧炉中首次生产电水泥的照片。资料来源：材料加工研究所熟化过程需要热量和正确的氧化物组合，所有这些都存在于废旧水泥中，但需要重新激活。研究人员测试了一系列由拆除废料制成的炉渣，并添加了石灰、氧化铝和二氧化硅。炉渣在材料加工研究所的电弧炉中与钢水一起加工，然后迅速冷却。"我们发现水泥熟料和氧化铁的组合是一种极好的炼钢熔渣，因为它发泡且流动性好，"Dunant 说。"如果平衡得当，炉渣冷却得足够快，最终就能得到活性水泥，而不会增加炼钢工艺的任何成本。"通过这种回收工艺制作的水泥比传统水泥含有更多的氧化铁，但研究人员表示，这对水泥的性能影响不大。剑桥电动水泥工艺的规模一直在迅速扩大，研究人员表示，到 2050 年，他们的年产量将达到 10 亿吨，大约相当于目前水泥年产量的四分之一。"生产零排放水泥绝对是一个奇迹，但我们还必须减少水泥和混凝土的用量，"Allwood 说。"混凝土既便宜又结实，而且几乎可以在任何地方制造，但我们却用得太多了。我们可以在不影响安全的情况下大幅减少混凝土的用量，但这需要政治意愿。剑桥电动水泥不仅是建筑行业的一次突破，我们还希望它能成为一面旗帜，帮助政府认识到，在实现零排放的道路上，创新的机会远远超出了能源领域。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

比尔·盖茨：农民种地也会大量碳排放 新肥料排放量不到化肥1%

比尔·盖茨：农民种地也会大量碳排放 新肥料排放量不到化肥1% 比尔盖茨投资的Pivot Bio公司正在利用微生物产品减少这种影响，这些产品可以让作物从空气中汲取氮气，为农民提供他们渴望已久的东西：一种更可靠、更高效的肥料形式。他们的解决方案所产生的排放量不到合成肥料的1%，所需的水量也比合成肥料少1000倍，目前已在500万英亩的土地上使用，帮助农民提高生产率，同时消除排放。比尔盖茨曾指出一个令人震惊的事实：土壤中的二氧化碳比大气和所有植物中的总和还要多。在自然状态下这并没什么大不了。但是当土壤被扰乱（比如把森林变成农田），所有贮存在土壤里的二氧化碳便会被释放到大气中。土壤中的微生物与肥料接触时也会产生温室气体。化肥彻底改变了世界粮食供给的方式，但化肥在被微生物分解时会释放一种叫做一氧化二氮的强大温室气体。而像粪肥这样的天然肥料也好不到哪里去，因为它们在分解时同样会释放温室气体。而Pivot Bio公司利用经基因改造的微生物为植物提供其所需的氮，且不会像化肥那样产生过多的温室气体。 ... PC版： 手机版：

混凝土制造新工艺实现45%的二氧化碳封存率

混凝土制造新工艺实现45%的二氧化碳封存率 工程师发明了一种在制造混凝土过程中储存CO2的新方法。 图片来源：西北大学混凝土是世界上消耗量最大的材料之一。为制造最简单的混凝土，工人们需要将水、细骨料（如沙子）、粗骨料（如砾石）和水泥混合在一起，但制造过程中会产生大量CO2。水泥和混凝土行业排放的CO2占全球温室气体排放的8%。科学家正努力开发新技术，以减少水泥和混凝土生产过程中的CO2排放，并将其转化为“碳汇”产品。目前，在制造混凝土的过程中，主要有两种封存CO2的方法：一是硬化混凝土碳化处理，即将固体混凝土块放置在腔室中，在高压下注入CO2气体；二是新烧混凝土碳化，即在生产混凝土时向水、水泥和骨料的混合物中注入CO2气体。研究人员表示，这两种方法虽然能使一些注入的CO2与水泥发生反应，形成固体碳酸钙晶体，但CO2捕获效率低、能耗高。而且，这些方法产生的混凝土强度往往会被削弱，限制了其应用范围。在最新研究中，研究人员采用了新烧混凝土碳化过程。但他们并未在混杂所有成分时注入CO2，而是首先将CO2气体注入与少量水泥粉混合的水中，再将得到的碳酸悬浮液与其他水泥和骨料混合，最终制造出了新型混凝土。这一过程不仅实现了45%的CO2封存率，混凝土的强度也能与普通混凝土相媲美。这种新方法可以重新利用混凝土制造过程中排放的部分CO2，且技术简单容易实施。 ... PC版： 手机版：

长寿命低碳混凝土将 80% 的水泥替换成煤灰

长寿命低碳混凝土将 80% 的水泥替换成煤灰 Chamila Gunasekara 博士手持低碳混凝土样品迈克尔-昆，皇家墨尔本理工大学燃煤发电站周围存在大量的煤灰。事实上，这样说可能有些轻描淡写在全球范围内，发电站每年产生约 12 亿吨煤灰，而在澳大利亚，煤灰占所有废弃物的近 20%。这是一个惊人的数字，而且可以肯定的是，在可再生能源转型的很长一段时间内，煤灰仍将大量存在。因此，它是一种巨大的潜在材料资源，低碳混凝土制造商已将其用作水泥替代品，通常可替代高达 40% 的水泥。从环保意义上讲，这种做法一举两得，既利用了大量废料，又减少了水泥用量，而水泥本身的碳排放量约占全球碳排放量的 8%。皇家墨尔本理工大学的一个团队一直在与澳大利亚煤灰开发协会和 AGL 洛阳发电厂合作，以更好地利用这一可疑资产，并试图提高煤灰含量，以取代 80% 以上的水泥。为此，研究人员使用了低钙粉煤灰混合物、18% 的熟石灰和 3% 的纳米二氧化硅作为强化剂，然后浇筑了一些混凝土，并开始测试其机械性能。在第 7 天和第 450 天之间，高体积粉煤灰 (HFVA-80) 混凝土的抗压强度从 22 兆帕增加到 71 兆帕。它的抗折强度为 2.7-8.7 兆帕，劈裂拉伸强度为 1.6-5.0 兆帕，弹性模量为 28.9-37.0 GPa。在酸和硫酸盐环境中暴露两年后，它的耐久性超过了普通硅酸盐水泥。项目负责人、皇家墨尔本理工大学工程学院的 Chamila Gunasekara 博士在一份新闻稿中说："我们添加了纳米添加剂来改变混凝土的化学性质，这样就可以在不影响工程性能的情况下添加更多的粉煤灰。"埃拉林发电站在巨大的灰坝面前相形见绌 澳大利亚灰烬发展协会更妙的是，该团队表示，他们发现这项技术并不需要精细的"粉煤灰"，而且似乎对低等级的"塘灰"也同样有效，目前已经用后者制作并测试了结构混凝土梁，并通过了澳大利亚工程性能标准认证。Gunasekara说："令人兴奋的是，初步结果显示低等级塘灰也具有类似的性能，这有可能为水泥替代品开辟一种全新的、利用率极低的资源。与粉煤灰相比，塘灰由于其不同的特性，在建筑中的利用率很低。""澳大利亚各地的大坝中堆积着数百兆吨的火山灰废料，全球范围内堆积的火山灰废料则更多。这些灰渣池有可能成为环境危害，而能够将这些灰渣重新大规模地用于建筑材料将是一个巨大的胜利"。皇家墨尔本理工大学团队还与北海道大学合作开发了一个试验性计算机建模系统，用于预测这些新型混凝土混合物在一段时间内的性能，该团队希望利用这一软件来分析和优化更多的新型混合物。 ... PC版： 手机版：

2019年美国的甲烷排放量激增 高于环保局的估计值

2019年美国的甲烷排放量激增 高于环保局的估计值 甲烷是一种强效温室气体，其排放量可能比以前想象的要高，尤其是垃圾填埋场的甲烷排放量。甲烷是一种比二氧化碳更强的温室气体，是导致全球变暖的主要因素。一项利用卫星数据和大气模型进行的新研究显示，2019 年美国的甲烷排放量高于环保局的估计值，尤其是来自石油和天然气作业以及垃圾填埋场的甲烷排放量。这些发现强调了改进甲烷监测和报告的必要性，以便更有针对性地开展减排工作。甲烷是一种气候"超级污染物"，每吨甲烷造成的变暖效应是二氧化碳的 30 倍。目前，在所有温室气体中，甲烷造成的全球变暖约占三分之一。由于甲烷的强大威力，美国签署了《全球甲烷承诺书》，旨在到 2030 年将全球甲烷集体排放量从 2020 年的水平减少 30%。减少排放的第一步是了解有多少甲烷被释放到大气中。在一项新的卫星分析中，科学家们计算出 2019 年美国毗连地区的甲烷排放量高于之前的估计。美国环境保护局 (EPA) 通过盘点已知的排放源，如垃圾填埋场、畜牧业、石油和天然气设施，来评估人为甲烷排放。然后向《联合国气候变化框架公约》报告这些排放量。卫星观测和大气模型提供了一种方法，可以确定哪些地方的排放量可能过高或过低。一个国际科学家团队将前兆哨兵-5 号卫星上的对流层监测仪器（TROPOMI）的观测数据与 GEOS-Chem 大气传输模型相结合，生成了 2019 年美国甲烷排放总量的高分辨率地图。领导这项研究的美国国家航空航天局喷气推进实验室（JPL）博士后研究员汉娜-内瑟（Hannah Nesser）说："通过这种方法，我们可以追溯到从大气层到地面源头的排放路径。"页面顶部的地图显示了卫星估算的 2019 年人为甲烷排放量。科学团队将该地图与美国环保局同年的温室气体清单进行了比较。他们发现，卫星得出的 2019 年甲烷排放量似乎比 EPA 的估计值高出 13%（在 EPA +/-14% 的不确定性范围内，但处于高端）。卫星衍生地图中最浅色的黄色表示排放总量达到或超过每平方公里 50 公吨的地方。(最高值达到每平方公里 384 公吨）。美国最大的两个甲烷排放源石油和天然气作业以及畜牧业生产的卫星和模型估算值分别比 EPA 的估算值高 12% 和 11%。煤炭开采产生的甲烷排放量比美国环保局的清单低 28%。作为第三大排放源，垃圾填埋场的甲烷排放量估计比 EPA 的清单高出 50%。高排放的垃圾填埋场必须每年通过温室气体报告计划报告其排放量。一些垃圾填埋场根据垃圾存储量和其他垃圾填埋场特定信息估算其排放量，而其他垃圾填埋场则根据其捕获的甲烷量和运营信息推断其排放量。不过，有些排放源，如垃圾填埋场的运营或建设变化，并没有计算在内。利用机载观测加强甲烷监测科学团队对全美 70 个高排放垃圾填埋场的子集进行了放大研究，发现排放量的中位数比这些设施向环保局报告的排放量高出 77%。在这 70 个垃圾填埋场中，有 38 个进行了气体回收，其平均排放量比报告的排放量高出 200%。上图显示了这 70 个垃圾填埋场向 EPA 报告的排放量与 2019 年卫星甲烷排放量之间的差异。科学小组将其结果与飞机观测结果进行了对比。机载观测有助于完善卫星对温室气体的估算，尤其是当垃圾填埋场靠近其他甲烷来源（如湿地或油气作业）时。美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心的研究科学家本-保尔特（Ben Poulter）说，这项分析表明，某些来源的甲烷排放量比以前想象的要大。但他指出，遥感技术现在提供了更多的监测资源，可以支持通过各种管理措施来减少这些排放。将基于卫星的详细估计值与美国环保局的州级清单进行比较后，研究小组发现，2019 年甲烷产量最高的 10 个州的排放量平均高出 27%。这 10 个州占美国人为甲烷排放量的 55%。作为美国温室气体中心的一部分，环保局、美国国家航空航天局（NASA）、国家海洋和大气管理局（NOAA）和美国国家标准技术研究院（NIST）正在合作，为环保局的网格甲烷清单系统提供定期更新。他们还在开发美国自然甲烷排放和吸收汇的网格时间序列，并利用新的观测数据跟踪大规模甲烷排放事件。Michala Garrison 利用Nesser 等人（2024 年）提供的数据拍摄的 NASA 地球观测站图像。这项研究得到了美国宇航局碳监测系统（CMS）的部分支持。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

研究人员揭示可减少碳排放和改善健康的饮食习惯变化

研究人员揭示可减少碳排放和改善健康的饮食习惯变化 这些发现凸显了"小改变"方法的潜力，研究人员认为这种方法可以鼓励更多消费者养成气候友好型饮食习惯。食品生产占全国温室气体排放量的 25-33%，其中牛肉生产是主要排放源。"这项研究表明，减少饮食中的碳排放是可以做到的，而且不一定非要改变整个生活方式，"该研究的资深作者、杜兰大学公共卫生与热带医学院营养项目主任迭戈-罗斯（Diego Rose）说。迭戈-罗斯说："这可以很简单，比如外出就餐时点一份鸡肉卷饼，而不是牛肉卷饼。当你在杂货店买东西时，将你的手移一移，拿起豆奶或杏仁奶而不是牛奶。这一个小小的改变就能产生重大影响。"这项研究分析了 7700 多名美国人的饮食数据，确定了对气候影响最大的常吃食物，并模拟用营养相似、排放较低的食物替代这些食物。"对我们来说，替代品包括把牛肉汉堡换成火鸡肉汉堡，而不是把牛排换成豆腐热狗，"第一作者、斯坦福大学儿科和卫生政策助理教授安娜-格拉蒙说。"我们寻找的是尽可能相似的替代品。"预计排放量减少最多的是混合菜肴：卷饼、意大利面和类似的流行菜肴，在这些菜肴中，很容易用环境影响较小的蛋白质代替牛肉。这项研究在以往研究的基础上进行了扩展，纳入了儿童的饮食数据。格拉蒙说，成人将重点放在蛋白质的转换上可能更有效，而让儿童改喝植物性牛奶可以"对碳足迹产生有意义的影响"，并有助于更早地养成积极的生活习惯。确定高碳食品的健康替代品并不是这项研究的初衷。然而，换成低碳食品后，"饮食的健康程度有了显著提高"。虽然这些替代品并不是实现气候目标或个人健康目标的万能药，但它们证明了微小的改变也能产生巨大的影响。"可持续饮食与健康饮食之间存在重叠，"Grummon 说。"我们的研究表明，只需改变一种成分，进行一次交换，就能实现双赢，从而使气候结果和我们的饮食健康程度都发生有意义的变化。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：