继水之后，混凝土是世界上消耗量最大的材料，是各地建筑的支柱，而混凝土生产对环境的影响是巨大的。研究人员发现，在其生产中引入一种廉价的、容易获得的成分，可能会使混凝土成为气候解决方案，而不是气候破坏者。作为一种建筑材料，混凝土有很多优点：它非常坚固，易于制造，而且价格低廉。但它的缺点是它不是很环保。混凝土生产是碳污染的最大工业原因，占全球二氧化碳排放量的8%。
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。
(相关资料图)
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Admir Masic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PNAS Nexus杂志上。