水泥材料是碳排放的重要但被忽视的吸收剂

东安格利亚大学(UEA)的一项新研究表明，水泥结构是一个重要的但被忽视的碳排放吸收器——抵消了水泥生产过程中产生的一些碳排放。

由东英大学关大博教授领导的国际研究团队“中国排放账户和数据集”(CEADs)进行的这项研究发现，水泥材料的自然碳化过程代表了一个巨大且不断增长的CO“汇”₂．然而，尽管政府间气候变化专门委员会(IPCC)的排放清单指南提供了量化CO的方法₂在水泥生产过程中的排放，他们不考虑通过水泥碳化吸收的碳。

碳化是一个缓慢的过程，发生在整个水泥基材料的生命周期。随着天气的变化，CO₂扩散到毛孔引发化学反应，从表面开始逐渐向内扩散。

研究人员利用来自中国实地调查的新数据，以及现有的水泥材料在使用寿命、拆除和混凝土废物二次利用期间的数据和研究，模拟了区域和全球大气中的CO₂1930年至2013年的情况。

今天发表在《自然地球科学》杂志上的研究结果表明，全球现有的水泥库存吸收了大约10亿吨大气中的CO₂每年。研究人员集中研究了中国、美国、欧洲和世界其他地区的四种水泥材料——混凝土、砂浆、建筑水泥废料和水泥窑粉尘。

据估计，从1930年到2013年，有45亿吨碳(GtC)被碳化水泥材料重新吸收，抵消了43%的CO₂同期水泥生产的排放，不包括水泥生产过程中使用化石燃料的排放。据估计，在1980年至2013年期间，每年产生的水泥排放有44%被每年的水泥汇所抵消。

工艺有限公司₂水泥生产排放的二氧化碳约占全球二氧化碳的90%₂所有工业过程的排放以及全球5%的二氧化碳排放₂工业过程和燃烧化石燃料产生的排放结合在一起。

该研究的英国首席作者、东英吉利大学国际发展学院(UEA’s School of International Development)气候变化经济学教授关教授表示，1930年至2013年间水泥汇的总体大小对全球碳循环至关重要。

关教授表示:“现有的水泥是一个巨大的、被忽视的碳汇，如果把它包括进来，未来的排放清单和碳预算可能会得到改善。”“此外，努力减轻CO₂考虑到生产水泥会产生相关的碳汇，减排应该优先考虑化石燃料排放，而不是水泥生产过程中的排放。

“我们认为，如果将碳捕获和存储技术应用于水泥生产过程中的排放，生产出来的水泥可能是负CO的一个来源₂排放。决策者还可能研究增加水泥废物碳化的完整性和速率的方法，例如作为增强风化方案的一部分，进一步减少水泥排放对气候的影响。”

1982年以前，大多数CO₂碳捕获发生在欧洲和美国，相当于20世纪40年代和50年代修建的水泥建筑和基础设施的遗留碳汇。自1994年以来，中国使用的水泥材料吸收了更多的CO₂比其他地区加起来，由于其水泥产量迅速增加。

砂浆水泥捕获的碳最多，尽管只有大约30%的水泥用于砂浆。这是因为它经常应用于建筑结构外部的薄装饰层，与大气中的CO接触面积更高₂，因此碳酸化能力更高。

尽管暴露面积相对较小，因此碳化率较低，但混凝土水泥是碳汇的第二大贡献者，因为大约70%的生产水泥用于混凝土。

研究人员还强调了水泥库存积累的遗留影响。平均而言，2000年至2013年间，每年捕获的碳有25%被5年以上生产的水泥材料吸收，14%被10年以上生产的水泥材料吸收。

拆迁会暴露出大而新鲜的表面，从而增加碳化率。由于中国建筑结构的平均35年使用寿命比美国和欧洲的平均65-70年要短，水泥的碳化转化率随着时间的推移一直在增加，加速了CO的吸收₂．

1990年至2013年间，随着水泥建筑和基础设施存量的增加、老化、拆除和处置，中国的年碳吸收量以每年5.8%的平均速度快速增长。这比同期加工水泥的排放量(平均每年5.4%)略快。

鉴于过去半个世纪建设的大量混凝土结构和基础设施中水泥材料的拆除、垃圾处理和再利用预期，以及中国和其他发展中国家仍在增长的水泥消费量，因此可以预计未来水泥材料的碳汇将会增加。

CEADs旨在改进数据收集方法，为中国及其省市提供最新的排放清单。CEADs公布的数据集可以从其网站http://www.ceads.net免费下载

论文《水泥碳化作用对全球碳吸收的影响》发表在《自然地球科学》杂志上。

来源:http://www.uea.ac.uk/