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摘要：“碳中和”是实现“脱碳社会”的手段之一。日本大成建设株式会社将通过建筑中不可或缺的“混凝土”来实现碳中和，并新开发了一种“T-eConcrete(R)”，即在混凝土的制造过程中减少水泥（CO₂排放的主要因素）的使用量。此外，大成建设在2021年还开发了一种CO₂负排放的混凝土“T-eConcrete(R)/Carbon-Recycle”，受到了业界的关注。关于该混凝土的机制与可能性，以及面向2050年普及的课题，本文采访了大成建设技术中心社会基础技术研究部的大脇英司先生。

关键字：环保型混凝土、CO₂吸收和固定、碳中和、脱碳社会、T-eConcrete(R)

目录

1. 环保型混凝土是如何诞生的？

2. CO₂负排放混凝土

3. 实现“2050年碳中和”的立足点

环保型混凝土是如何诞生的？

2010年，作为抑制全球变暖的手段之一，日本内阁会议决定通过了《全球变暖对策基本法案》，提出减少温室气体排放量的目标。

2020年，日本发布了《2050碳中和宣言》，提出更高的目标。目前，需要使二氧化碳（CO₂）排放量为零或负排放，而不仅仅是减少。

一般情况下，混凝土是通过将水泥与砾石/沙子、水和外加剂等化学品进行混合而制成的。用体积来表示的话，水泥的使用量约占总量的10%，但在制造水泥时所需的燃料、甚至是作为水泥原料的石灰石本身就会释放出大量的CO₂。包括这些在内，水泥相关CO₂排放量占混凝土制造过程中CO₂排放量的80%以上。

大成建设技术中心社会基础技术研究部的大脇英司表示：“当前，制造1m³的混凝土，就会排放出260～300kg的CO₂。本公司开发了“T-eConcrete(R)”系列，能够减少为CO₂排放主要原因的水泥使用量，从而减少CO₂的排放量。

大脇英司，博士（工学），综合技术监督部/建设部技术员，并担任大成建设的材料工程研究室材料化学小组的组长，对混凝土有着非同寻常的见解。

“T-eConcrete(R)”是减少了水泥的使用量，或者使用了炼铁等过程中产生的副产品“高炉矿渣”代替水泥而制成的混凝土的总称。

到目前为止，大成建设已经发布了符合《建筑基准法》规定水泥混合量的“建筑基准法符合型”混凝土、“粉煤灰利用型”混凝土（适用于炼铁厂或发电厂等使用煤炭，产生大量粉煤灰的设施）以及“水泥・零型”混凝土（水泥的使用量为零）。

此外，自2010年以来，大成建设一直致力于开发“不使用水泥，‘有效利用CO₂的混凝土’”，并通过积极采取行动以实现该混凝土在建筑和建设工地的实用化，例如，通过与日本国立研究开发法人土木研究所的共同研究对性能进行评价等。

“T-eConcrete(R)”的不同型号及其制造过程中的CO₂排放率。固定CO₂的“T-eConcrete(R)/Carbon Recycle”的数值为-20%。

固化前的“T-eConcrete(R)/Carbon Recycle”（左）和固化后的“T-eConcrete(R)/Carbon Recycle”。左为试样，右为仿石建筑材料“T-razzo(R)”加工实例

图片来自大成建设株式会社

直径为10cm的“T-eConcrete(R)/Carbon Recycle”的横截面。细小的白点全部是固定在混凝土内的CO2

图片来自大成建设株式会社

“如果将制造普通混凝土时排放的CO₂量设为100%，则建筑基准法符合型混凝土的CO₂排放量不到40%；粉煤灰利用型混凝土的CO₂排放量不到30%；水泥·零型混凝土的CO₂排放量可以降到20%；而2021年春季发布的“T-eConcrete(R)/Carbon-Recycle”实现了低于零的-20%。”

CO₂负排放混凝土

“‘T-eConcrete(R)/Carbon-Recycle’是一种利用碳酸钙的混凝土，该碳酸钙通过回收和再利用排出的CO₂的“碳循环”生产。大量的CO₂可以固定在混凝土内，每1立方米可以固定70～170kg的二氧化碳。该固定量并不是削减量，扣除制造和运输过程中所排放的CO₂等后，每1立方米可以削减5～55kg。”

“T-eConcrete(R)/Carbon-Recycle”的CO₂吸收和固定效果。虽然在混凝土制造过程中会排放CO₂，但碳酸钙内CO₂的固定量会超过该排放量，最终实现负排放。

此外，考虑到通过替代现有混凝土来减少原本“应该排放的CO₂”，可以达到最多每1立方米减少265～355kgCO₂的效果。

如果用这种混凝土建造总建筑面积为100平方米的房屋，则可以抵消该家庭8～11年排放的CO₂量。

迄今为止，很多公司都在研究环保型混凝土的制造方法，并且已经设计了多种方法，例如，使原料砾石或沙子吸收CO₂，在搅拌混凝土时使CO₂与其混合在一起，或者在施工现场等浇筑混凝土后使其吸收CO₂。但是其中许多方法都需要在混凝土的制造现场增加新的设备，并且在广泛普及方面存在课题。

“‘T-eConcrete(R)/Carbon-Recycle’的制造过程与普通混凝土相同，不需要特殊设备的投资。此外，不需要在预拌混凝土工厂和施工现场处理高浓度的CO₂，在安全方面也有优点。”

另外，还需要关注混凝土的强度和实用性。与施工现场所使用的混凝土相比，“T-eConcrete(R)/Carbon-Recycle”具有相同的强度，并且对热膨胀和盐害的耐受性也很高。

特别值得一提的是，该混凝土具有防止钢筋生锈的能力。

可以通过使用含有CO₂的碳酸钙，以及炼铁过程中作为副产品产生的高炉矿渣来制造的“T-eConcrete(R)/Carbon Recycle”。工艺简单，更易于实用化。

“混凝土是强碱性的，但是CO₂是弱酸性的。也就是说，CO₂溶于混凝土后会逐渐中和碱，导致混凝土内的钢筋生锈。‘T-eConcrete(R)/Carbon-Recycle’只需添加弱碱性的碳酸钙即可，因此可以在碱性状态下进行施工和使用，有效防止钢筋生锈。”

另一方面，目前，“T-eConcrete(R)/Carbon-Recycle”在成本方面还不具有优势，且还未完善建设时的使用规则，因此还未投入实际使用，但其显示出很高的潜力。

“2014年，大成建设技术中心的ZEB示范楼^（※）使用了‘建筑基准法符合型’混凝土。此外，‘T-eConcrete(R)’系列含有大量的高炉矿渣，能够加工为白色，应用于道路的路障、街边长凳、地板和墙壁等地时，方便涂改设计。大成建设专注于在工厂内制造并出货“预制品”，而非就地浇筑并使其凝固的“现场浇筑”。2021年在大阪的盾构隧道施工现场上就采用了这种“预制品”。”

※Zero Energy Building（零能耗建筑）：2014年竣工。在作为办公室使用的同时，通过引进的节能技术和太阳能光伏板验证能源创造技术，并在建成五年内达成建筑本身的年能源收支为零。

实现“2050年碳中和”的立足点

保护地球环境是全世界面临的挑战。

大成建设在开发出“T-eConcrete(R)/Carbon-Recycle”后，实现了CO₂的负排放，但与此同时，未来的课题也越来越明显。

日本政府响应2016年生效的“巴黎协定”，于2020年10月发表了“2050年碳中和”宣言。

在从多年依赖的燃煤发电向新能源转型的同时，各企业在减少温室气体排放方面的举措，以及通过新技术开发实现温室气体的减排和再利用都是紧迫的问题。

“为了将‘T-eConcrete(R)/Carbon-Recycle’投入实际应用，有必要通过第三方进行性能评估并制定使用指南和手册，从而进行推广。”

“为了将‘T-eConcrete(R)/Carbon-Recycle’引入到更多的施工现场，存在实用化方面的问题和生产方面的问题。在实用化方面，法律还未得到完善。对于业主来说，难以判断是否能够采用新材料和技术，并且在没有实际成果的情况下让业主采用也很困难。在生产方面，碳酸钙的稳定供应是一个问题。以前用于化妆品、食品、橡胶和塑料的化学合成碳酸钙尚未达到用于混凝土等大规模使用的量产水平。我们还需要以更低成本生产吸收了CO₂的碳酸钙的技术，如果有一家公司拥有这样的技术，我们很乐意与之合作。”

日本经济产业省于2019年6月制定的《碳循环利用技术路线图》中，要求进一步降低混凝土成本。

“混凝土的价格本就非常低，这是因为通过量产降低了成本，以及适合向日本各地供应的供应链的完善。但是‘T-eConcrete(R)/Carbon-Recycle’需要添加碳酸钙，因此成本较高，而且必须向每个工厂供应碳酸钙。如果是在某个地方制造并运输到各地的话，就需要燃料来驱动卡车，这样二氧化碳的减排效果就会降低。在开发用于降低成本的技术的同时，如果在任何地方都能制造碳酸钙，并且能够供应碳酸钙的企业在日本各地都有所增加的话，‘T-eConcrete(R)’的可能性将会大大扩展吧。”

大脇继续说道：“当然，脱碳化并不是靠大成建设一家公司的力量就能实现的。”

实现碳中和需要发挥各公司的技术优势，相互结合”，大脇热情高涨地表示，“我们愿意在建筑行业分担这一重任。”

将CO2封存在混凝土里！大成建设实现“碳中和”的方法