日本研发出以海水和二氧化碳为原料的新型混凝土

日本早稻田大学日前发布公报说，该校研究人员领衔的团队研发出一种以海水和二氧化碳为原料的新型混凝土。这种新材料不仅达到作为建材所需的较短凝固时间和良好抗压强度，其生产过程还能固化封存二氧化碳，助力实现碳中和。

公报说，以固态碳酸盐形式封存二氧化碳作为可实现的碳封存技术而备受关注。封存二氧化碳适用的碱性氧化物包括氧化钙、氧化镁等，而钙和镁均以离子形式大量存在于海水中。该团队一直致力于研发碳酸镁的相关应用产品，他们从海水中提取氯化镁水合物，并以热分解氯化镁水合物得到的氧化镁为原料生产碳酸镁。这一系列工艺用绿色电力驱动，生产出来的每立方米碳酸镁能够封存20至110千克二氧化碳。

公报说，目前制备混凝土一般使用普通硅酸盐水泥，生产这种水泥需要用到主要成分包含氧化钙的水泥熟料，而氧化钙由石灰石（主要成分为碳酸钙）热分解生成，其产物包括二氧化碳。因此，即使热分解的能量来源不是化石燃料，仍会造成碳排放。

团队想到利用海水和二氧化碳制取的碳酸镁为水泥原料制备混凝土，以减少碳排放。但如果仅在普通硅酸盐水泥中混入碳酸镁，那么制得的混凝土施工性能会下降，抗压强度也不够，易出现龟裂等现象。

他们从传统的非水硬性氯氧镁水泥生产技术获得启发，通过调整氧化镁的生成条件和碳酸盐化的条件控制混入的碳酸镁晶体，再添加氯氧镁水泥制成的独特配比的粗骨料和细骨料，开发出兼具施工性能和抗压强度的新型混凝土，其凝固时间为1至2个小时，抗压强度超过25兆帕。

公报说，新型混凝土可用于制造消波块、联锁块等混凝土产品。不过，这种材料不像普通混凝土那样呈强碱性，因此不适合用于普通的碳钢钢筋混凝土浇筑。下一步，研究人员将用这种新型混凝土对不锈钢钢筋进行腐蚀测试等。