研究人員已經找到一種方法，將拆除現場的廢棄混凝土轉化為強度前所未見的新鮮混凝土。這項突破可能大幅減少建築業的排放量。混凝土被《衛報》稱為“地球上最具破壞性的材料”，因為它對地球產生了巨大的負面影響。

混凝土是地球上使用最廣泛的人造產品

為了製造混凝土，需要將礦物粉碎，並在加熱到2600 °F (1427 °C) 以上的窯中燒製，以產生一種稱為熟料的材料。熟料形成過程中涉及的化學過程會產生二氧化碳(CO2)，這是一種已知的溫室氣體，燃燒化石燃料以使窯爐達到足夠的溫度以完成其工作也會產生二氧化碳。因此，混凝土生產每年約佔全球二氧化碳排放量的8%。

然而不幸的是，混凝土是地球上繼水之後使用量第二大的物質。

多年來，研究人員一直在使用創新方法，試圖使混凝土更環保。其中一項技術是利用電解取代高爐，製造出零碳材料。另一項技術是利用生物炭製造混凝土，這種混凝土從大氣中吸收的二氧化碳比製造混凝土所使用的二氧化碳還要多。還有一項技術是用海水製成的碳捕獲材料取代混凝土中使用的沙子。

綠化混凝土的另一種流行方法是使用再生材料，如廢棄黏土、輻照塑膠水瓶、甚至舊混凝土本身。

普林斯頓大學和聖保羅大學(USP) 的研究人員表示，回收混凝土的問題在於，回收後生產的新混凝土強度不如原來的混凝土。因此，他們著手解決這個問題。

熱活化

他們將現有的混凝土廢料粉碎，製成細粉。然後將其加熱至932°F (500°C)，這大約是製造原始混凝土所需溫度的三分之一。他們發現，這個溫度足以使水泥粉末脫水，但又不會太熱而破壞其中的碳酸鹽成分，進而導致二氧化碳的釋放。

當他們使用新的「熱活化」水泥製作新混凝土時，他們發現這種水泥的強度不夠，因為它比普通水泥更具孔隙性。他們發現，解決方案是將約20% 的細磨新鮮波特蘭水泥或石灰石添加到混合物中。這樣可以填補孔隙，並創造出符合當前行業標準的最終產品。

「以前，如果你只使用熱活化再生水泥，它的性能不夠好，不足以成為可接受的替代品，」研究合著者、普林斯頓大學的克萊爾·懷特(Claire White) 說道。 “但通過降低表面積並優化材料微觀結構中顆粒的填充，我們得到了一種性能與波特蘭水泥相當的材料。”

研究人員估計，這種新材料最多可將水泥產業的排放量減少61%。他們指出，他們的水泥每噸產生198 至320 公斤二氧化碳，排放量甚至比市面上低碳替代品石灰石煅燒粘土水泥(LC3) 的排放量低40%。

「建築垃圾通常要么被填埋，要么如果被回收，則用於路面或土壤等低級用途，」來自USP 的研究負責人Sérgio Angulo 說。 “我們很高興地發現，我們實際上可以將這些回收的水泥廢料回收用於高品質的用途。”

團隊認為，該技術在混凝土生產中具有更循環經濟的作用，舊混凝土被回收、處理並用於建造新建築。然而，為了做到這一點，研究人員表示，需要考慮改進建築實踐，並改變拆除工程後建築垃圾的分類方式。

他們的研究成果發表在《ACS可持續化學與工程》期刊。