加一加酒精更環保,日本研發無水泥混凝土綠化建築產業

作者 | 發布日期 2021 年 04 月 19 日 17:55 | 分類 材料、設備 , 環境科學 Telegram share ! follow us in feedly


水泥在混凝土中,扮演著黏著劑的角色,不然砂石稍稍輾壓踩踏就會塌落,只是水泥碳排放高、使用量大,至今還未找到更優秀的替代品,現在日本東京大學生產技術研究所帶來新發想,利用酒精和催化劑的反應,將砂石黏合在一起,研製出無水泥混凝土。

混凝土的基本原料為水、水泥、砂、石等,皆是地球最豐富、頗為便宜的物質,其中充當黏著劑、將一盤散沙骨材(Aggregate)膠著在一起的水泥,也是來自量多且價廉的石灰石及泥土,因此混凝土身為世界上消耗最大的建築材料,發明至今更長達一世紀以上,尚無新材料能取而代之。

然而水泥碳足跡可觀,每公斤水泥產生約 1 公斤的二氧化碳,生產水泥所產生的碳排放物約占全球的 8%。如今在愈演愈烈的氣候變遷下,各界發起能源轉型與減碳行動,多國要求電力事業減碳的同時,也逐步淘汰燃煤發電、轉向再生能源,這時鋼鐵、化學製品及建材等領域,也面臨沉重的減碳壓力。

為此不少科學家正研究更環保的替代品,好比用飛灰(Fly ash)和高爐爐碴降低水泥使用量,而東大生研則採用截然不同的方法,決定跳過水泥,看看是否能直接將砂石膠著在一起。研究主要作者酒井雄也(Yuya Sakai)表示,透過與酒精和催化劑的反應來排水,我們可以製造出四烷氧矽烷(tetraalkoxysilane)。

團隊設想,可透過排除水,在砂石與四烷氧矽烷之間轉化反應(shift reaction),讓砂級顆粒彼此黏著在一起。研究在銅器中加入矽砂(Silica Sand)、酒精、氫氧化鉀和 2,2 -二甲氧基丙烷(2,2-dimethoxypropane)混合物並進行加熱,經過數十次更換材料、修改成分體積和比例、加熱溫度、燃燒時間等等實驗,最終製造出無水泥的混凝土。

不過以混凝土強度來說,其實成品不太符合期待,目前只有用手指捏一捏來進行測試,強度與耐久度完全沒辦法跟傳統混凝土媲美,團隊也尚未進行更嚴格的檢測,未來將會持續尋找可讓無水泥混凝土更堅固的方法。

團隊認為,研究中的無水泥混凝土並非毫無可取之處,新型混凝土可能比普通材料更耐用,具備耐化學性、抗溫度和濕度變化等,也能與多種骨料一起使用,包括不同粒徑的沙子或是易膨脹的材料。研究第二作者 Ahmad Farahani 表示,用矽砂、玻璃珠、沙漠砂和模擬月球砂也能得出足夠堅固的產品。代表不需要使用特定砂礫,也有機會調配出強度高的混凝土。

(首圖來源:東大生研