尽管混凝土作为一种现代建筑材料具有许多优点，包括其高强度、低成本和易于制造，但其生产目前约占全球二氧化碳排放量的8%。

麻省理工学院的一个团队最近的发现表明，将新材料引入现有的混凝土制造工艺可以显着减少这种碳足迹，而不会改变混凝土的整体机械性能。

混凝土是仅次于水的世界第二大消耗材料，也是现代基础设施的基石。但是在其制造过程中，会释放大量的二氧化碳出来。

大约一半与混凝土生产相关的排放来自石油和天然气等化石燃料的燃烧，这些燃料用于加热石灰石和黏土的混合物，最终成为人们熟悉的灰色粉末，即普通硅酸盐水泥（OPC）。虽然这种加热过程所需的能量最终可以被可再生太阳能或风能发电所取代，但另一半的排放是材料本身固有的：当矿物混合物被加热到1400摄氏度以上的温度时，它经历了从碳酸钙和黏土到熟料和二氧化碳的化学转化，二氧化碳被释放到了空气中。

在混凝土生产过程中，当OPC与水、沙子和砾石材料混合时，它会变得高度碱性，为碳酸盐材料形式的二氧化碳的封存和长期储存创造了一个看似理想的环境。尽管混凝土有可能从大气中自然吸收二氧化碳，但当这些反应通常发生时，主要发生在固化混凝土内，它们既会削弱材料，又会降低内部碱度，从而加速钢筋的腐蚀。这些过程最终会破坏建筑的承载能力，并对其长期机械性能产生负面影响。因此，这些缓慢的后期碳酸化反应可能会发生几十年，长期以来一直被认为是加速混凝土劣化的不良途径。

作者发现新的二氧化碳封存途径依赖于在材料凝固之前的混凝土混合和浇筑过程中碳酸盐的早期形成，这可能在很大程度上消除材料固化后吸收二氧化碳的不利影响。

新工艺的关键是添加一种简单、便宜的成分：碳酸氢钠，也被称为小苏打。在使用碳酸氢钠替代的实验室测试中，该团队证明，在这些早期阶段，与水泥生产相关的二氧化碳总量中，多达15%的二氧化碳可以被矿化，这可以显著减少该材料的全球碳足迹。

此外，通过形成之前未描述的复合相，所得到的混凝土凝固得更快，而不会影响其机械性能。因此，这一过程使建筑业的生产效率更高：模板工程可以更早拆除，从而减少完成桥梁或建筑所需的时间。

这种复合材料是碳酸钙和钙硅水合物的混合物，“是一种全新的材料，”马西奇说。“此外，通过它的形成，我们可以将早期混凝土的机械性能提高一倍。”然而，他补充说，这项研究仍在进行中。“虽然目前尚不清楚这些新相的形成将如何影响混凝土的长期性能，但这些新发现表明碳中和建筑材料的发展前景乐观。”

研究人员说，这种复合材料是碳酸钙和钙硅水合物的混合物，是一种全新的材料。此外，通过它的形成，我们可以将早期混凝土的力学性能提高一倍。