一种廉价的成分可能会减少生产混凝土时对气候的影响

一种廉价的成分可能会减少生产混凝土时对气候的影响混凝土是由水泥和骨料混合而成的，骨料是石头和沙子等材料的颗粒状混合物。在窑中烧制石灰石、粘土和其他材料，产生我们熟悉的灰色粉末，即普通波特兰水泥（OPC）。在材料烧制时，以及在混合物受热时发生的化学反应中，会排放出二氧化碳。根据国家预拌混凝土协会的数据，每生产一磅（0.45公斤）混凝土会释放0.93磅（0.42公斤）的二氧化碳。虽然烧制过程可以从使用化石燃料修改为使用可再生能源的电力，但二氧化碳排放的第二个因素，即化学反应带来了更多挑战。当矿物混合物被加热到2552°F（1400°C）以上时，它从碳酸钙和粘土转变为熟料的混合物--主要是硅酸钙和二氧化碳。然后，这些二氧化碳逃逸到空气中。随着时间的推移，大气中的二氧化碳与混凝土中的氧化钙发生反应，在一个被称为碳化的过程中将二氧化碳矿化为碳酸钙。碳化作用与制造混凝土时发生的情况正好相反。虽然碳化使混凝土能够封存（捕获和储存）二氧化碳，但它也会削弱混凝土，特别是固化的混凝土，降低其内部碱度，导致用作加固的钢筋被腐蚀。固化是保持浇注混凝土内部水分水平的过程，这导致混凝土更坚固、更耐用、多孔性更低。麻省理工学院的一个研究小组已经设计出一种方法来解决早期阶段的二氧化碳问题，即在材料凝固之前的混凝土搅拌和浇筑过程中，通过引入一种非常便宜的成分：碳酸氢钠，又称小苏打。研究人员发现，通过添加碳酸氢钠替代品，与水泥生产有关的二氧化碳总量的15%可以在早期阶段被矿化。研究人员使用的复合材料是碳酸钙和水合硅钙的混合物，是一种全新的材料。该研究的通讯作者AdmirMasic说："这一切都非常令人兴奋，因为我们的研究通过在生产和浇注过程中纳入二氧化碳矿化的额外好处，推进了多功能混凝土的概念。"此外，"新"混凝土的凝固速度更快，而不会失去任何机械性能。研究人员说，这将使建筑业能够更快地完成工作。早期阶段的混凝土碳化并不新鲜，但麻省理工学院的发现强调了在预固化阶段封存二氧化碳的能力。Masic说："我们的新发现可以进一步与最近在开发低碳足迹的混凝土外加剂方面的其他创新结合起来，为建筑环境提供更加绿色，甚至是负碳的建筑材料，将混凝土从一个问题变成解决方案的一部分。"对这种混凝土的长期性能的研究正在进行。该研究发表在PNASNexus杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1351985.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1351985.htm

观点：从空气中去除二氧化碳是一种成本高昂的应对气候变化的荒唐方法

观点：从空气中去除二氧化碳是一种成本高昂的应对气候变化的荒唐方法根据研究公司RhodiumGroup的最新报告，美国每年需要在CDR上花费大约1000亿美元，才能将其规模扩大到有助于美国实现气候目标的水平。其中大部分资金需要以税收减免和采购计划等支持性政策的形式提供。特别是随着美国石油和天然气产量不断创下历史新高，有关这一问题的讨论也越来越多。相比之下，2021年通过的《降低通货膨胀法案》包括3690亿美元的清洁能源激励措施，这是迄今为止美国最大的气候投资。因此，正如报告所建议的那样，政府每年花费1000亿美元用于尚未大规模证明自己的新型技术，实在是一笔不小的开支。这是一场豪赌，我们所知道的地球的宜居性正岌岌可危。解决气候变化问题是一场数字游戏，联合国政府间气候变化专门委员会确定的目标是，到2050年左右实现二氧化碳净零排放。这是阻止全球平均气温比工业革命前上升1.5摄氏度所需要的。跨过这一门槛意味着极端高温、海平面上升和生物多样性丧失等与气候相关的灾害会变得更加严重，在世界上最脆弱的地区，人类适应这些变化的能力可能会被超越。1.5摄氏度的目标是在近十年前的2015年巴黎协定中设定的，但温室气体排放量仍在攀升。尽管阻止气候变化和实现巴黎协定目标的唯一途径是停止依赖化石燃料，但美国已经在为捕获二氧化碳投入大量资金。2021年《两党基础设施法》（BipartisanInfrastructureLaw）包括35亿美元用于在全美建设新的碳清除中心。包括微软和亚马逊在内的大公司也在向初创企业支付费用，以获取部分污染。化石燃料行业也接受了这项技术，甚至利用它来推销所谓更可持续的石油。显然，这还远远不够。报告称，到2050年，美国将需要有能力吸收十亿吨二氧化碳，以实现净零排放目标。这是一笔巨大的二氧化碳捕获量，大约相当于美国碳足迹的20%。相比之下，美国目前从大气中吸收二氧化碳的能力微乎其微--迄今为止只有低个位数兆吨。报告指出了从大气中吸收二氧化碳的三种不同策略：依靠植物、土壤和海洋吸收二氧化碳的自然方法；制造捕捉二氧化碳的机器；以及采用自然和工程过程的混合技术。这三种策略都面临着各自的挑战。植树造林是迄今为止最受欢迎的自然策略，但收效甚微。越来越多的研究和调查发现，通过林业项目抵消排放的做法在很大程度上是失败的。例如，树木的存活时间往往不够长，无法对大气中的二氧化碳产生有意义的影响，而且当不止一个团体申请碳信用额度时，还会出现重复计算的情况。从空气或海水中吸入二氧化碳的机器应该能更好地记录它们捕获的二氧化碳量。但是，这些设备耗能巨大，不仅效率低下，而且价格昂贵。从空气中过滤一吨二氧化碳的成本高达600美元。乘以一千兆吨（十亿公吨），就是数千亿美元的支出。宾夕法尼亚大学科学、可持续发展和媒体中心高级研究员约瑟夫-罗姆（JosephRomm）认为，考虑到这一点，在CDR上花费1000亿美元可能只是这些技术可能花费的最低成本。罗姆说："我认为这份报告中的确定性存在误导性。现在就推广这些[技术]还为时过早。这些还需要更多的研究。研究得最多的CDR技术（包括植树造林和捕捉二氧化碳的机器）有很多局限性，因此罗姆说，把钱花在研究其他减少温室气体排放的方法上会更好。"他说："我们现在必须做的最紧迫的两件事是停止砍伐森林和停止向空气中排放更多的二氧化碳。一旦做到这两点，就值得将资源用于清除二氧化碳，以解决我们历史上的排放问题。但是，如果我们不能止血，为什么要在问题上贴创可贴呢？"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1427046.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1427046.htm

更高的二氧化碳含量意味着病毒存活时间更长、感染范围更大

更高的二氧化碳含量意味着病毒存活时间更长、感染范围更大图片显示电场将含有COVID-19病毒的液滴悬浮在空中。图片显示的是独特的CELEBS生物气溶胶装置中悬浮病毒液滴的俯视图，液滴直径约2厘米。"我们知道，SARS-CoV-2和其他病毒一样，会通过我们呼吸的空气传播，"该研究的第一作者和共同通讯作者、该大学化学学院气溶胶科学高级助理研究员艾伦-哈德雷尔（AllenHaddrell）说。"但这项研究标志着我们在了解这种传播的确切方式和原因方面取得了巨大突破，而且关键的是，我们可以采取什么措施来阻止这种传播。"二氧化碳（CO2）是室内空间通风的良好指标，房间里的人数会影响二氧化碳的浓度。由于二氧化碳和呼吸道病毒都存在于呼出的空气中，因此将二氧化碳浓度作为病毒传播风险的替代指标是合理的。在这里，我们需要深入研究一下呼吸科学。呼出气体的高pH值（碱性）源自呼吸道分泌物。例如，唾液和肺液中的碳酸氢盐（一种碱性物质）含量较高。当碳酸氢盐蒸发成气态二氧化碳时，呼出气体中液滴的pH值会发生变化，但会受到相对湿度、液滴大小和环境二氧化碳浓度等因素的影响。由于pH值被认为是空气传播病毒传染性的一个驱动因素，研究人员探讨了环境二氧化碳浓度是否会影响空气传播病毒的稳定性（空气稳定性），进而影响其传播风险。在COVID-19大流行的背景下，二氧化碳监测仪被用来估算建筑物的通风量。正常室外空气中的二氧化碳含量约为百万分之400；在通风良好的典型室内空间，二氧化碳浓度介于百万分之400到1,000之间。在通风不良、有人居住的空间，二氧化碳浓度可超过2000ppm，在较为拥挤的环境中，二氧化碳浓度可升至5000ppm以上。通过改变空气中的二氧化碳浓度，使其介于百万分之400和6500之间，研究人员证实了二氧化碳浓度与空气传播病毒保持传染性时间长短之间的相关性。与典型的大气二氧化碳浓度（约500ppm）相比，二氧化碳浓度从400ppm适度增加到800ppm（仍在通风良好的室内范围内），两分钟后所有SARS-CoV-2变体（Delta、Beta、Omicron）的病毒可吸入性都显著增加。在800ppm和6,500ppm之间，感染性没有差异。随着时间的推移，二氧化碳浓度的升高对SARS-CoV-2的感染性有很大影响。与正常空气相比，当二氧化碳浓度为3000ppm（与拥挤的房间相似）时，40分钟后仍具有传染性的病毒数量约为正常空气的10倍。Haddrell说："这种关系揭示了为什么在某些条件下会发生超级传播事件。含有SARS-CoV-2病毒的呼出液滴的pH值较高，这可能是导致传染性丧失的主要原因。二氧化碳与飞沫作用时表现为酸性。这导致液滴的pH值降至较低的碱性，导致其中的病毒灭活速度减慢。"值得庆幸的是，研究人员提出的降低传染性的建议非常简单。Haddrell说："这就是为什么开窗是一种有效的缓解策略，因为它既能从物理上将病毒排出房间，又能使气溶胶液滴本身对病毒的毒性更强。"鉴于全球都在关注减少大气中的二氧化碳，而气候科学家预测二氧化碳在未来几十年将上升到550ppm以上，研究人员表示，他们的发现具有更广泛的意义。"因此，这些发现不仅对我们了解呼吸道病毒的传播，而且对我们环境的变化如何可能加剧未来大流行病的可能性，都具有更广泛的意义。我们的研究数据表明，大气中二氧化碳含量的上升可能会延长其他呼吸道病毒在空气中保持传染性的时间，从而增加它们的传播能力。"这项研究发表在《自然通讯》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1429027.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1429027.htm

美加州大学伯克利分校展示一种非常便宜且简单的碳捕捉材料

美加州大学伯克利分校展示一种非常便宜且简单的碳捕捉材料美国加州大学伯克利分校的化学家称他们已经创造了一种简单且非常便宜的方法--使用一种叫做三聚氰胺的聚合物来捕获二氧化碳。这种方法比金属有机框架便宜得多。它可以捕获来自烟囱或尾气管的碳排放。美国约75%的二氧化碳排放来自于化石燃料的燃烧，虽然到2050年实现零排放的竞赛主要集中在用更清洁的电气化解决方案取代化石燃料的使用，但碳捕获肯定会发挥重要作用。金属有机框架(MOF)在这一领域显示出巨大的发展前景。这些晶体结构的复杂形状提供了任何已知材料中最大的表面积，当其他分子通过时二氧化碳分子会被困在这些结构中。加州大学伯克利分校的研究人员早在2015年就创造了第一个碳捕集MOF，此后又将其改进到更高的效率水平--但要使碳捕集技术得到广泛部署，它需要超级简单和极其便宜。“我们想考虑一种碳捕集材料，它的来源是非常便宜和容易得到的，”发表在《ScienceAdvances》上的一篇新研究论文的通讯作者之一JeffreyReimer教授说道，“因此，我们决定从三聚氰胺开始。”三聚氰胺粉末的价格约为每吨40美元。它是一种非常常见的材料，也是热固性塑料、层压板、白板和擦拭干净的Formica厨房台面等东西的关键成分。研究小组将其跟甲醛和三聚氰胺结合起来，并用3至7天的缩合聚合技术，然后进行超声处理和清洁过程以创建稳定的三聚氰胺纳米多孔网络。据该团队称，这些网络在大气压力水平下表现出每克1.82毫摩尔二氧化碳的高吸附能力。它们迅速地吸附了碳--在几分钟内--并显示出非凡的循环稳定性和低再生能量。这种新材料在约40°C时捕获二氧化碳并在80°C时将其释放。从本质上讲，研究人员认为，三聚氰胺纳米多孔网络的首次运行跟七年前为该工作设计的第一种MOF大致相同--有很大的改进潜力且成本更低。目前仍存在的问题是，三聚氰胺的生产本身是一个排放二氧化碳的过程，但研究人员认为这种新材料可以在排放物捕获方面有广泛的应用。这项研究的论文第一作者HaiyanMao这项工作创造了一种通用的工业化方法以实现使用多孔网络的可持续二氧化碳捕获。“我们希望我们可以设计一个未来用于捕获汽车废气的附件，也可能是一个建筑的附件，甚至是家具表面的涂层。”Reimer说道：“这种材料在实验室规模上用于捕获二氧化碳的所有实用方面都已得到满足，而且它只是令人难以置信得便宜和容易制造。”...PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1302041.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1302041.htm

释放粘土的力量：它可以是捕获空气中二氧化碳的关键吗？

释放粘土的力量：它可以是捕获空气中二氧化碳的关键吗？桑迪亚国家实验室的生物工程师SusanRempe（左）和化学工程师TuanHo通过一种粘土的化学结构的艺术表现进行观察。他们的团队正在研究如何利用粘土来捕获二氧化碳。资料来源：克雷格-弗里茨/桑迪亚国家实验室照片在桑迪亚化学工程师TuanHo的领导下，该团队一直在使用强大的计算机模型，结合实验室实验，研究一种粘土如何吸收和储存二氧化碳。科学家们在本周早些时候发表在《物理化学快报》上的一篇论文中分享了他们的初步发现。该论文的主要作者Ho说："这些基本发现有可能用于直接空气捕集；这就是我们正在努力的方向。粘土真的很便宜，而且在自然界中很丰富。如果这个高风险、高回报的项目最终产生了一项技术，这应该使我们能够大大降低直接空气碳捕获的成本。"为什么要捕获碳？碳捕获和封存是指从地球大气层中捕获多余的二氧化碳并将其储存在地下深处的过程，目的是减少气候变化的影响，如更频繁的严重风暴、海平面上升以及干旱和野火增加。这种二氧化碳可以从燃烧化石燃料的发电厂或其他工业设施（如水泥窑），或直接从空气中捕获，这在技术上更具挑战性。碳捕集和封存被广泛认为是正在考虑用于气候干预的最没有争议的技术之一。桑迪亚生物工程师和该项目的高级科学家SusanRempe说："我们想要低成本的能源，而不破坏环境。我们可以以一种不产生那么多二氧化碳的方式生活，但我们不能控制我们的邻居做什么。直接空气碳捕获对于减少空气中的二氧化碳数量和减轻我们邻居释放的二氧化碳非常重要。"Ho想象，基于粘土的设备可以像海绵一样用来吸收二氧化碳，然后二氧化碳可以从海绵中"挤"出来并被抽到地下深处。或者粘土可以更像一个过滤器，从空气中捕捉二氧化碳进行储存。除了便宜和广泛使用之外，粘土还很稳定，并且有很高的表面积--它由许多微小的颗粒组成，而这些颗粒又有比人类头发直径小十万倍的裂缝和缝隙。Rempe说，这些微小的空腔被称为纳米孔，化学性质可以在这些纳米级的孔隙中发生变化。这并不是Rempe第一次研究用于捕获二氧化碳的纳米结构材料。事实上，她是一个研究将二氧化碳转化为水稳定的碳酸氢盐的生物催化剂的团队的成员，该团队定制了一个极薄的纳米结构的膜来保护生物催化剂，并为他们受生物启发的碳捕捉膜获得了专利。当然，这种膜不是用廉价的粘土制成的，最初是为了在燃烧化石燃料的发电厂或其他工业设施中发挥作用，Rempe说。"这是同一个问题的两个互补的可能解决方案，"她说。如何模拟纳米尺度？分子动力学是一种计算机模拟，研究原子和分子在纳米级的运动和相互作用。通过观察这些相互作用，科学家可以计算出一个分子在特定环境中的稳定性--例如在充满水的粘土纳米孔中。"分子模拟确实是研究分子尺度上的相互作用的有力工具，"Ho说。"它使我们能够充分了解二氧化碳、水和粘土之间发生了什么，目标是利用这些信息来设计一种粘土材料，用于碳捕捉应用。"在这种情况下，分子动力学模拟表明，二氧化碳在潮湿的粘土纳米孔中可以比在普通水中更稳定。这是因为水里的原子不能均匀地分享它们的电子，使得一端略带正电，另一端略带负电。另一方面，二氧化碳中的原子确实均匀地分享它们的电子，就像油与水混合一样，二氧化碳在类似的分子附近更稳定，例如粘土的硅氧区域。由CliffJohnston教授领导的普渡大学的合作者最近用实验证实，限制在粘土纳米孔中的水比普通水吸收更多的二氧化碳。桑迪亚博士后研究员NabankurDasgupta也发现，在纳米孔的油状区域内，将二氧化碳转化为碳酸所需的能量较少，与普通水的相同转化相比，使反应更有利，Ho补充说，通过使这种转换变得有利并需要更少的能量，最终粘土纳米孔的油状区域使其有可能捕获更多的二氧化碳并更容易地储存它。"到目前为止，这告诉我们粘土是一种捕捉二氧化碳并将其转化为另一种分子的好材料，"Rempe说。"而且我们了解了这是为什么，这样合成人员和工程师就可以修改材料，以增强类似油的表面化学性质。模拟也可以指导实验，以测试关于如何促进二氧化碳转化为其他有价值分子的新假设"。该项目的下一步将是利用分子动力学模拟和实验来弄清如何将二氧化碳重新从纳米孔中取出。在三年项目结束时，他们计划构想出一个基于粘土的直接空气碳捕获装置。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1346445.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1346445.htm

中国将建立电力二氧化碳排放因子常态化发布机制

中国将建立电力二氧化碳排放因子常态化发布机制中国生态环境部、国家统计局发布公告称，将建立电力二氧化碳排放因子常态化发布机制，并拟于2024年尽早发布2022年电力二氧化碳排放因子。根据《人民日报》星期二（4月16日）报道，中国生态环境部、国家统计局发布《关于发布2021年电力二氧化碳排放因子的公告》。此次发布的2021年电力二氧化碳排放因子，分为三种口径，包括2021年全国、区域及省级电力平均二氧化碳排放因子，2021年全国电力平均二氧化碳排放因子(不包括市场化交易的非化石能源电量)和2021年全国化石能源电力二氧化碳排放因子。据介绍，电力二氧化碳排放因子是核算电力消费二氧化碳排放量的重要基础参数。本次发布的电力二氧化碳排放因子可供不同主体核算电力消费的二氧化碳排放量时参考使用，是落实《关于加快建立统一规范的碳排放统计核算体系实施方案》中“统筹推进排放因子测算”要求的重要举措，为碳排放核算提供基础数据支撑。公告说，下一步，生态环境部、国家统计局将建立电力二氧化碳排放因子常态化发布机制。根据基础数据更新情况，拟于2024年尽早发布2022年电力二氧化碳排放因子。2024年4月16日8:16PM