bioMason 製造的生態磚(圖:bioMason)

混凝土是用途最為廣泛的人造材料,在全球的消耗量僅次於水。但是其中的關鍵成分水泥,卻具有巨大的碳足跡,根據倫敦非政府智庫皇家國際事務研究所(Chatham House)的數據,水泥約占全球二氧化碳排放量 8%。如果水泥行業是一個國家,它將僅次於中國和美國,成為世界第三大排放國,比航空燃料(2.5%)貢獻更多的二氧化碳,僅次於全球農業(12%)。

現狀與努力

水泥的碳排放主要來自於水泥熟料(clinker)的製造。熟料的製程需要在高溫的圓柱狀窯中鍛燒石灰石與其他原料,從而生成氧化鈣與二氧化碳。鍛燒過程佔了生產水泥碳排放的一半,另外 40% 的碳排放會在燃燒燃料時產生。換言之,約 90% 的碳排放都是生產熟料造成的,其餘的 10% 則來自採石、運輸、磨碎與準備原料及調配比例等步驟。

今年在波蘭舉行的聯合國氣候變遷會議 COP24 中,全球水泥與混凝土協會(Global Cement and Concrete Association, GCCA)討論如何減少碳排放,並表示要達到巴黎協定的目標,2030 年水泥年排放量至少需下降 16%。不過過去數十年間,水泥產業以提升能源效率和燃燒廢棄物取代化石燃料等方式,已將平均碳排量減少 18%。因此皇家國際事務研究所認為水泥業已經瀕臨減碳極限,需要思考全新的製程,才可能達成巴黎協定的減碳目標。

向自然界取經

美國新創公司 bioMason 仿效珊瑚的生長過程來製作混凝土磚。創辦人兼執行長金潔·竇希爾(Ginger Dosier)十多年前便開始尋找各種建材的綠色替代品,唯獨在磚塊與石材碰壁,這項經驗成了幾年後她開始研究環境友善石材的濫觴。

bioMason 製造磚塊的過程從將沙粒裝入模具開始,再放入一種稱為 Sporosarcina pasteurii 的細菌,並供應帶有適當成分與養分的水。沙粒成了碳酸鈣結晶依附的骨架,在室溫下經過 2~5 天,結晶長大到填滿沙粒間空隙後,便完成磚塊,水還可以回收再生產下一批磚塊。只要更換模具便能製造不同形狀的磚塊,調整成分還可以做出特殊功能,例如帶螢光或遇濕變色的磚塊。

這種新的製磚方式或許可以解決碳排放的問題,但仍必須面對一些難題,例如產業龍頭傾向保守、生產規模、產品開發與行銷難兼顧,這些因素讓生態磚難以進入市場。但值得樂觀的是,數位化、機器學習以及永續發展的觀念普及,都與新製程一同撼動水泥產業。

 

參考資料:

  1. Rodgers, L. (2018, December 17). Climate change: The massive CO2 emitter you may not know about. Retrieved December 25, 2018.
  2. BioMason grows bricks without using any heat. (2018, January 25). Retrieved December 25, 2018.
  3. Nave, K. (2017, October 04). How to grow bricks from trillions of bacteria. Retrieved December 25, 2018.
  4. Ryan, K. J. (2016, January 19). How This Startup Is Using Bacteria to Grow Bricks From Scratch. Retrieved December 25, 2018.
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