October 2021

吸收二氧化碳(CO2)的混凝土

利用吸收二氧化碳(CO2)的材料，开发的混凝土实质上可实现CO2的零排放。

在当今全球变暖的时代，削减CO2排放量成为国际性课题，作为对策日本的建设业正在推进削减CO2的各种技术开发。其中之一就是削减伴随制造混凝土而产生的CO2的排放量。通常，混凝土是由水泥*、水、细砂、粗砂等材料组成。水泥与水反应后起到凝固混凝土的重要作用，但是在制造时会排出很多CO2。因此，通过将钢铁厂和火力发电厂产生的工业副产品(高炉炉渣和煤灰等)作为水泥的替代材料，可以抑制CO2的排放量。混凝土是仅次于水为世界第二大消费物质，这种措施的意义巨大。

2011年，鹿岛建设株式会社、中国电力株式会社、Denka株式会社、LANDES株式会社共同开发了世界上首第一例混凝土“CO2 SUICOM”，制造时将CO2排放量实质上降至零以下。 CO2 SUICOM就是CO2-Storage Utilization for Infrastructure by Concrete Materials的缩写，即“吸收”CO2的意思。通常情况下，在制造过程中，制造每立方米的混凝土要排放288千克CO2，与此相比，CO2 SUICOM这种混凝土通过减排和吸收CO2，每立方米可减少306千克的CO2排放量。也就是说，制造混凝土时的CO2排放量实质为零以下，即越制造越能减少CO2(参照图)。

鹿岛建设技术研究所土木材料小组上席研究员的取违刚先生说：“CO2 SUICOM除了利用工业副产品这一传统技术之外，还结合了混凝土的‘碳酸化’这一新技术制造而成。”

所谓的“碳酸化”是指通过水泥和水反应，让混凝土吸收和固定CO2。据取违刚先生介绍，该项技术是在混凝土的长寿命化研究中而产生的。其契机是在中国大地湾遗址发现的距今约5000年前建成的混凝土房屋的调查。现代的混凝土的寿命约为100年，但大地湾遗址的混凝土被发现时基本保持着原状。

取违刚先生介绍说：“根据研究小组的调查，当时的人们在地面上构筑混凝土后，在上面用粘土筑起圆顶状的墙壁，在其中点火使之干燥。也就是说，偶然间，在CO2浓度高的封闭空间中使混凝土凝固，混凝土吸收了大量的CO2。通过这种碳酸化，混凝土在化学上处于稳定的状态，得以在5000年间保持了原形。”

根据这个调查，该公司选择“γC2S”作CO2-SUICOM的材料。γC2S是以氢氧化钙和硅石为原料的粉末状物质，具有与CO2反应后硬化的性质。即γC2S是一种具有吸收CO2、和水泥一样反应后加固混凝土的功能的材料。

这样，该公司在2006年使用γC2S吸收CO2，实现了长寿混凝土的商品化。并且，进一步进行研究，结果，从火力发电厂和钢铁厂出来的工业副产品和γC2S为主要材料，生产出大量吸收CO2后可加固的新型混凝土CO2-SUICOM。与传统混凝土相比，CO2的使用量减半，再加上可固定CO2，从而有助于削减CO2。还有，利用火力发电厂的废气(CO2)进行的固定实际验证实验也取得了成功，这意味着可以直接固定、削减废气中的CO2。

目前，CO2-SUICOM已被用于人行道和车道的边界砌块、道路的铺设砌块、河川护岸砌块、公寓阳台的天花板等。特别是在国外，欧美企业对防止全球变暖的意识很强，据说目前有一些企业对商品化和销售表示感兴趣。

在日本政府于2020年12月发表的“2050年碳中性化绿色成长战略”(经济产业省)中，作为“碳再利用”实用化实例提及了CO2-SUICOM，引起广泛关注。

取违刚先生表示：“如果大规模的建筑和公共设施中使用CO2-SUICOM的话，可降低成本，提高减少CO2的效果。通过普及，有望为世界的‘碳循环再利用’做出贡献。”

* 是制造混凝土材料之一的灰色粉末。其中使用最多的是将石灰石和粘土等混合后烤制的“熔块”，再加上石膏，做成主要为粉末状的波特兰水泥。