混凝土是地球上最常見的材料之一，這要歸功於它的高強度和低成本–但它也是二氧化碳排放的最大單一來源之一。華盛頓州立大學（WSU）的工程師已經開發出一種製造混凝土的新方法，吸收的碳要比排放的多。

製造水泥的過程需要非常高的溫度，這通常需要燃燒燃料，過程中當然會排放二氧化碳。這可以通過改用可再生能源來部分抵消，但混合物中的化學反應也會釋放大量的二氧化碳，這就更難避免了。據估計，水泥生產佔人類二氧化碳排放總量的8%之多。

科學家們一直在調整配方，試圖減少混凝土的碳足跡，用石灰石代替火山岩，或添加二氧化鈦、建築垃圾、小蘇打或採礦過程中通常被丟棄的粘土等成分。其他團隊甚至嘗試使用微藻來種植所需的石灰石。

在新的研究中，WSU的研究人員調查了一種涉及生物碳的新方法，生物碳是一種由有機廢物製成的木炭。雖然生物炭以前曾被添加到水泥中，但這次研究小組首先使用混凝土沖洗廢水對其進行處理。這提高了它的強度，並允許更高比例的添加劑被混合進去。但最重要的是，生物炭能夠從它周圍的空氣中吸收多達其自身重量23%的二氧化碳。

在實驗中，研究小組製造了含有30%處理過的生物炭的水泥，並發現由此產生的混凝土是負碳的–它實際上吸收的二氧化碳比生產該材料時排放的二氧化碳還要多。根據研究人員的計算，1公斤（2.2磅）30%的生物碳混凝土比其生產過程中釋放的二氧化碳多出約13克（-0.5盎司）。這聽起來可能不多，但考慮到普通混凝土通常每1公斤材料要釋放約0.9公斤（2磅）的二氧化碳，有著鮮明的差異。

研究人員李志鵬和史賢明與新型負碳混凝土的樣品圖/華盛頓州立大學

研究小組說，如果在他們的分析中考慮到下游的差異，總收益可能會更好。例如，將生物炭用於像這種混凝土這樣的環保目的，可以將其製成的生物質從可能釋放更多二氧化碳的其他命運中轉移出來。此外，新的混凝土預計將在其幾十年的工作壽命中繼續吸收二氧化碳。

重要的是，生物炭混凝土還能保持其強度。當28天后測量時，混凝土的抗壓強度為27.6兆帕（4,003磅/平方英寸），與普通混凝土差不多。

研究人員計劃繼續優化和擴大該方法，並測試所產生的混凝土的抗風化和其他類型的損害的程度。

該研究發表在《材料通訊》雜誌上。