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现有混凝土变“森林”:日本清水建设和北海道大学开发能够吸收CO2的涂料
友绿• 08月01日   来源:AIpatent 前沿研发信息介绍平台   490
低碳

日本清水建设和北海道大学开发了一种涂料,只需将其涂刷在桥墩、建筑物等现有混凝土结构物表面,即可促进二氧化碳(CO2)吸收,还能抑制水泥中的钢筋腐蚀,提升其耐久性。

在建筑业,二氧化碳减排技术的开发重点主要在于新制混凝土,而本技术首次实现了对现有混凝土结构物的改造,使其变成如森林般的“二氧化碳吸收体”。该技术计划于2026年前后投入使用。

在高速公路桥墩表面涂刷DAC涂层,桥墩便能像森林一样吸收二氧化碳。图为埼玉县幸手市(图片来自网络)

该涂料名为“DAC(即Direct Air Capture,直接空气捕集)涂层”,其主要成分是一种由氢和氮组成的胺化合物,多用于分离回收发电厂和工厂废气中的二氧化碳。

清水建设和北海道大学在分子水平上寻找了适合固化到混凝土当中的物质,并成功开发出具有高二氧化碳吸收性能的涂料。

混凝土能够从空气中吸收一定量的二氧化碳,而DAC涂层能够增加其吸收量。原理是利用胺化合物使二氧化碳与混凝土中的氢氧化钙发生反应形成碳酸钙而固化。普通混凝土每1立方米能够固化18公斤二氧化碳;而涂刷一次DAC涂层即可将固化量增加1.5到2倍,达到27到36公斤。每隔几年涂刷一次,可持续提升吸收能力。

清水建设表示,如果将DAC涂层涂刷在桥墩上,则300立方米左右的混凝土桥墩,二氧化碳吸收量将为约9吨,与一公顷杉树人造林一年所吸收的二氧化碳量(8.5吨)基本持平。混凝土作为二氧化碳吸收体,将具有与森林相当的价值。

实验中,将涂有DAC涂层的混凝土置于盒子中,二氧化碳浓度在一小时左右的时间内下降了约20%(清水建设提供)

混凝土是碱性的,生成碳酸钙时会发生中和作用,破坏钢筋表面的碱性膜,造成腐蚀。DAC涂料还能有效地在钢筋表面形成保护层,将腐蚀速度降低到以往的五十分之一,使混凝土的耐久性也得到提升。

据悉,日本现有的混凝土结构物大约有100亿立方米,如果表面全部涂上DAC涂料,则能吸收超过3亿吨的二氧化碳。

近年来日本国内对混凝土的需求一直在下降,但每年仍会生产8000万至1亿立方米的混凝土,相应二氧化碳排放量高达1500万吨。该技术旨在让二氧化碳的吸收量超越其排放量。

该涂料普及的难点主要在于成本。对此,清水建设通用技术中心创新材料组的组长辻埜真人表示:“我们的目标是开发一种安全和具有成本效益的物质。这种涂料能够实现与氟类涂层等相当的成本。”

今后,清水建筑将与化学品制造商进行联合研究,并进行授权许可,两年后开始在现有混凝土结构物上进行性能验证。该技术将于2025年用于大阪关西世博会的展馆,并于2026年左右投入使用。

为证明混凝土能够成为与森林同水平的二氧化碳吸收体,清水建设还将对该涂料的二氧化碳固化量进行定量评估。清水建设认为,混凝土可用于碳信用额度,其对二氧化碳的减排效果可以进行交易。“我们要让混凝土结构物的所有者实现收益”(辻埜组长)。

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