新聞網訊 6月14日，《自然》子刊Nature Cities在線發表了題為(wèi)“全球尺度混凝土固氮對NOx吸收的貢獻”（Contribution of concrete nitrogenation to global NOxuptake）的最新研究成果。我校環境學院為(wèi)論文通(tōng)訊作(zuò)者單位，第一作(zuò)者為(wèi)德國德累斯頓工業大(dà)學/萊布尼茲生(shēng)态城市與區(qū)域發展研究所博士生(shēng)張甯，我校環境學院段華波副教授和(hé)楊家(jiā)寬教授為(wèi)共同通(tōng)訊作(zuò)者。
随着全球交通(tōng)運輸的持續增長和(hé)工業的穩定發展，持續排放大(dà)量的氮氧化物（NOx）仍然是大(dà)氣污染的重要貢獻源之一。有效控制(zhì)NOx的排放對于改善城市空(kōng)氣質量和(hé)保障人(rén)體(tǐ)健康至關重要。與此同時(shí)，在快速城鎮化的背景下，城市建設與更新改造消耗了大(dà)量的水(shuǐ)泥制(zhì)品并産生(shēng)巨量的建築垃圾（其中廢棄混凝土約占40%-50%）。目前，利用混凝土（包括廢棄混凝土）礦化固碳技(jì)術(shù)相對成熟，包括已開(kāi)展了相關的産業化實踐。實際上(shàng)，通(tōng)過提供高(gāo)濃度的NOx氛圍反應條件同樣可(kě)以促進混凝土（含廢棄混凝土）的“固氮反應”，其不僅可(kě)以大(dà)量吸收NOx，還(hái)可(kě)實現混凝土的高(gāo)值化利用，前期實驗研究已充分證明(míng)了這一技(jì)術(shù)理(lǐ)論可(kě)行(xíng)，且固氮效果良好。然而，混凝土固氮技(jì)術(shù)的産業化應用不僅需要合理(lǐ)評估其技(jì)術(shù)方法的可(kě)行(xíng)性，還(hái)需要從行(xíng)業和(hé)區(qū)域尺度特别是全産業鏈條的視(shì)角建立科學合理(lǐ)的評價方法來(lái)度量其環境與經濟的可(kě)行(xíng)性。
研究人(rén)員采用了基于動态物質流的評估模型，結合生(shēng)命周期評價（Life Cycle Assessment, LCA）和(hé)生(shēng)命周期成本分析（Life Cycle Cost Analysis, LCCA）等方法，較為(wèi)系統和(hé)全面地評估了在全球城鎮化背景下混凝土在生(shēng)産和(hé)廢棄階段再生(shēng)利用過程推廣固氮技(jì)術(shù)的減排潛力。研究考慮了從2021年到2050年的時(shí)間(jiān)跨度，探究了新生(shēng)産混凝土和(hé)再生(shēng)混凝土在常溫和(hé)高(gāo)溫加速等兩種反應條件下的NOx固定效率，同時(shí)評估了這一技(jì)術(shù)産業化廣泛推廣可(kě)能對人(rén)體(tǐ)健康和(hé)産業經濟發展的長期綜合效益，并且還(hái)從區(qū)域适宜性的角度與固碳技(jì)術(shù)進行(xíng)了對比分析。此外，研究還(hái)包含了不确定性和(hé)敏感性分析，以确保評估結果的準确性和(hé)可(kě)靠性。
面向全球尺度2種不同溫度條件下礦化固氮技(jì)術(shù)的經濟和(hé)環境效益對比分析（2021年）
研究人(rén)員在論文中提出了一種将建築材料高(gāo)值循環利用與大(dà)氣污染治理(lǐ)相結合的新策略，即将混凝土的生(shēng)産和(hé)再生(shēng)利用與NOx的污染控制(zhì)進行(xíng)有效的協同，有望實現水(shuǐ)泥建材資源循環與NOx治理(lǐ)的雙重目标；如果能實現混凝土（含廢棄混凝土）固氮技(jì)術(shù)的産業化，僅在2021年可(kě)減少(shǎo)約340-690萬噸的NOx排放，約占全球工業源NOx排放的6%-13%；若在全球範圍廣泛能大(dà)範圍持續推廣固氮技(jì)術(shù)，截止到2050年預計(jì)可(kě)累計(jì)減排約1.3-3.8億噸NOx，經濟效益也十分顯著；考慮到混凝土固氮與固碳技(jì)術(shù)存在較為(wèi)直接的競争關系，研究表明(míng)在大(dà)部分國家(jiā)和(hé)地區(qū)，推廣礦化固氮技(jì)術(shù)産生(shēng)的經濟和(hé)環境效益等方面均超過了固碳技(jì)術(shù)。
論文其他參與作(zuò)者還(hái)包括萊布尼茲生(shēng)态城市與區(qū)域發展研究所Georg Schiller博士、麻省理(lǐ)工學院土木與環境工程系Hessam Azarijafari研究員、南開(kāi)大(dà)學環境科學與工程學院曹植教授、意大(dà)利米蘭理(lǐ)工大(dà)學土木與環境工程系席斌博士、英國伯明(míng)翰大(dà)學地理(lǐ)地球與環境科學學院單钰理(lǐ)副教授、德累斯頓工業大(dà)學建築材料研究所/上(shàng)海交通(tōng)大(dà)學船(chuán)舶海洋與建築工程學院的李環宇博士。
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s44284-024-00084-y
