摘要：日本新能源产业技术综合开发机构（NEDO）近日宣布，作为绿色创新基金项目的一部分，对“使用CO₂的混凝土制造技术开发项目”进行公开招募,并采纳了4个课题，包括3个混凝土领域课题和1个水泥领域课题，本文将对该项目进行详细介绍。

　　关键字：CO₂资源化、碳循环技术、碳固定、创新型负碳混凝土材料、CO₂捕集型水泥制造工艺

　　关于CO₂在混凝土和水泥领域的使用，由于CO₂固定潜力高且产品稳定，因此有望快速实现社会实施，从而大规模减少CO₂排放，目前日本已开始对其进行全面研发和实证。

　　该项目旨在开发两种技术：一是在混凝土领域，开发减少CO₂的排放、提高固定量并降低成本的技术；二是在水泥领域，确立制造过程中的CO₂分离和捕集、并将所捕集的CO₂作为水泥原料的技术。

　　该项目的总预算为550亿日元（约30.25亿元）（NEDO支援规模）。实施期间计划为2021~2030年，本次的公开招募共收到6份申请。所采纳的课题概要如下（表1）。

　　日本水泥行业排放的CO₂达4147万吨（2019年），而水泥作为混凝土的主要原料，其主要成分是通过燃烧含有石灰石和粘土的岩石而获得的“熟料”。制造这种熟料时会使用大量的石灰石，其中的碳酸钙脱羧过程中，CO₂的排放不可避免。三分之二的CO₂排放量是由熟料烧制过程中的化学反应产生的，剩下的三分之一来自用于加热熟料烧制窑的化石燃料（图1）。

　　如果可以循环利用这种CO₂的话，将对日本的碳减排作出巨大贡献，因此日本正在推进捕集并利用CO₂作为资源的“碳循环”技术的研发。

　　下面将对“使用CO₂的混凝土等制造技术开发项目”进行详细介绍。

　　2 何为使用CO₂的混凝土制造技术开发项目？

　　鹿岛建设株式会社、电化株式会社和株式会社竹中工务店将开发创新型负碳混凝土材料、施工技术及质量评价技术。这三家公司将推进技术开发，以减少混凝土制造过程中产生的CO₂，最大限度地提高碳固定量并降低成本。一半以上的水泥将使用碳酸化掺合料（以电化株式会社开发的副产品为原料）和高炉渣等工业副产品等替代。此外，通过在制造过程中将大量的CO₂固定在混凝土中，可以将混凝土制造过程中的CO₂净排放量减少到零或更少，即可以减少大气中的CO₂。

　　通过将CO₂固定在混凝土中技术的开发，将进一步推进从脱碳到“活用炭”的过渡（图2）。

　　此外，株式会社Hazama And将统筹协调，动员100家成员公司组成CARBON POOL（CP）混凝土研发联盟，构建将水泥烧制过程中产生的CO₂固定在来自混凝土的工业废物中的区域循环，并使用新技术开发最大限度地提高交货前CO₂固定量的CP混凝土。为确保CP混凝土的可加工性和耐久性，不仅在路面上实施，还可以在建筑物和土木工程结构上实施（图3）。

　　3 水泥厂的CO₂再利用

　　在水泥领域，为了开发CO₂捕集型水泥制造工艺，太平洋水泥株式会社实施了“制造工艺中CO₂捕集技术的设计与实证实验”。

　　太平洋水泥株式会社将开发一项技术以回收水泥制造过程中排放的CO₂，并将其作为水泥的原料和建筑材料进行再利用（图4）。

　　住友大阪水泥株式会社将开展“确立利用多种钙源的碳酸盐化技术”。通过在产品中加入CO₂，提取和再利用废弃混凝土或一般焚烧灰中所含的钙（Ca）、镁（Mg）等碱源，制造碳循环水泥，从而实现碳中和（图5）。

　　为了减少CO₂，水泥行业正在通过引进节能设备和使用废弃物来减少化石燃料的使用，并通过将发电设备的能源转换为生物质等可再生能源等来减少二氧化碳排放。

　　另一方面，为了高效地捕集从石灰石原料中不可避免地产生的大量CO₂并推进碳循环，需要引进大型设备来捕集水泥制造过程中的CO₂，并将捕集的CO₂循环再利用，以及确保大量的碱源来固定CO₂。

　　在日本政府的支持下，日本民营企业正加速研发，稳步推进各项举措，以实现可持续的资源循环系统。