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日本政府在2020年12月制定的“綠色增長戰(zhàn)略”中將其指定為政策支援的重點領域，將鹿島建設株式會社的混凝土“CO?-SUICOM”指定為吸收和固化CO?的代表性技術之一。

廣泛用于住宅和高層建筑的普通混凝土通過將沙子或礫石與水泥混合制成，其中水泥與水反應發(fā)生硬化。沙子和水在制造過程中基本上不會排放CO?，但是在1400℃左右燒制石灰石所制成的水泥會排放大量CO?。據(jù)鹿島技術研究所計算，生產1立方米混凝土時，來自水泥的二氧化碳排放達288公斤，占混凝土生產總排放的一半以上。

過去，通過使用遇水硬化的高爐礦渣等工業(yè)副產品作為水泥替代材料從而減少二氧化碳排放，而SUICOM使用一種通過與CO?反應并“碳酸化”而固定的特殊材料（γC2S），作為水泥替代材料的一部分，從而進一步吸收和固化CO?。

實驗證明，水泥用量減少到原來的三分之一，而通過碳酸化可吸收的CO?量為100公斤以上，超過這一部分水泥產生的約90公斤的排放量，從而實現(xiàn)了將排放量減少到零以下的“負碳”。

（※）根據(jù)鹿島技術研究所的估算制成

混凝土除了強度和施工性外，還需要具有耐久性。鹿島技術研究所重點關注古代遺留下來的遺跡。調查在中國發(fā)掘的約5000年前的住宅遺址的混凝土后發(fā)現(xiàn)，當時中國部分地區(qū)使用的混凝土與爐灶等生活中排放的CO?發(fā)生反應，表面不僅變得致密，還可防水并保持強度。該研究得到了日本電氣化學的協(xié)助，成功制成預計壽命為1萬年的混凝土“EIEN”。在探索下一步發(fā)展的同時，鹿島技術研究所還在關注其吸收和固化CO?的功能。

普通混凝土為堿性，可以防止內部使用的鋼筋等生銹。碳酸化有可能削弱這個功能，因此一直被業(yè)界否定。但是，日本研發(fā)團隊反其道而行之，特意促進CO?的吸收，并觀察固化后的狀態(tài)。除了中國電力和日本電氣化學之外，還與混凝土預制產品制造商蘭德斯（岡山）進行合作開發(fā)，耗費約兩年時間尋找γC2S和其他材料的配比，最終制成了SUICOM。

由SUICOM制成的消波塊（右）和普通混凝土。

SUICOM使用日本電氣化學的γ-C2S代替水泥，像植物一樣吸收和固定CO?

日本政府于2021年7月修訂了《綠色增長戰(zhàn)略》中位于重點領域的碳循環(huán)技術開發(fā)的路線圖。吸收和固化CO?的混凝土將從2030年左右開始普及到路障等特定用途，到2040年左右將推廣至需求量很大的通用產品。

但是，SUICOM的普及推廣仍要面對許多需要跨越的障礙。鹿島技術研究所表示，SUICOM自投入實際使用至今已有10年的時間，其中包括以環(huán)保為特征的公寓吊頂、太陽能發(fā)電廠的地基等約15個案例。但是以往項目一直重視混凝土的強度等，對其CO?吸收功能基本上沒有需求。

使用SUICOM的路緣石（左）和鋪路塊

隨著全球碳中和的發(fā)展，雖然SUICOM可提供的附加值得到了重新評估，但仍存在生產體制和價格等問題。由于運輸成本占比較大，因此混凝土地產地消是未來主流方向，但SUICOM生產設備制造商僅限于岡山，無法滿足大量需求。此外，因其使用特殊的替代材料，所以價格為1公斤100日元（約5.63元），比普通混凝土制品的30日元（約1.69元）高出3倍以上。

因此，鹿島株式會社呼吁各制造商共同推進生產網(wǎng)絡的整備。同時，還將通過提高制造工藝的效率以及擴大應用領域等實現(xiàn)降本。

目前，SUICOM采用在工廠預成型的“預制”法制造。碳酸化有時耗時較久，但通過在表面打孔并增加與CO?接觸的部分，實現(xiàn)了4厘米厚的混凝土板的制造周期為一天，與普通產品相當。

另外，還在研究將其應用于建筑工地現(xiàn)場澆筑，其市場規(guī)模遠大于預制混凝土。在日本，主要用于路障和混凝土板的預制混凝土的年使用量為1500萬立方米，而作為大規(guī)模建筑物結構材料的現(xiàn)場澆注是其5.5倍，為8200萬立方米。預制混凝土的年CO?排放量為450萬噸，而現(xiàn)場澆筑為2500萬噸，CO?排放的削減空間更大。鹿島建設株式會社從2020年致力于擴大SUICOM的應用領域，探索如何在建筑工地實現(xiàn)CO?的吸收和固定。

據(jù)日本政府估計，2030年吸收CO?的混凝土的市場規(guī)模預計將擴大到15-40萬億日元（約0.8萬億元-2.3萬億元）。