由洛桑联邦理工学院的 Karen Scrivener 介绍
按照目前的速度，不到 25 年，大气中的二氧化碳含量将超过预计的 2°C 全球变暖水平。因此，必须迅速采取大规模行动。在本次演讲中，我将比较通过使用碱活化材料减少二氧化碳排放的可能性与大幅增加用补充材料替代波特兰水泥的前景。我还将确定尚未解决的研究问题，并询问我们应该如何根据我们面临的气候紧急情况优先安排我们的研究资金。
https://www.youtube.com/watch?v=2TCTfqnKl0UKaren Scrivener 是一位在水泥材料领域的著名研究者。她于1984年在英国帝国理工学院获得博士学位，之后在法国拉法基集团工作了六年。2001年，她被任命为瑞士洛桑联邦理工学院建筑材料实验室的教授兼主任。2003年，她创立了SIM研究网络，将来自水泥和混凝土领域的领先工业公司与欧洲学术机构联合起来，共同开展水泥材料的研究。她的研究重点是理解和改善水泥基材料的化学和微观结构，提高其可持续性。2008年，她提出了LC3水泥的概念，这种材料有潜力每年减少超过4亿吨与水泥相关的二氧化碳排放。2014年，她被选为英国皇家工程院院士。我们非常高兴地欢迎Karen Scrivener参加我们的会议。Karen，你好，谢谢你。Karen Scrivener 将在会议上讨论碱激活材料是否有可能显著降低全球二氧化碳排放的问题。她将解释为什么这个问题非常重要，以及水泥和混凝土在全球能源消耗和温室气体排放中所占的比例。她还将介绍她的研究成果，包括LC3水泥的开发和应用，以及水泥材料的微观结构分析。Karen Scrivener 指出，美国是一个水泥消耗量很低的国家，每人每年只消耗大约0.3吨水泥，而中国的这一数字是2.5吨，印度是0.8吨。因此，我们需要找到适合发展中国家的解决方案，因为它们是水泥和混凝土的主要市场。这些解决方案需要考虑到材料的强度、耐久性、易用性和成本等因素。Karen Scrivener 还强调了资源的限制，特别是飞灰和矿渣这两种常用的水泥替代材料。她说，这些材料的产量相对于水泥的需求量是非常小的，而且还在下降。这是因为钢铁和煤炭的生产产生了更多的二氧化碳排放，而且这些行业也在寻求回收和替代的方法。她说，目前全球大约90%的矿渣和50%的飞灰已经被用于水泥和混凝土中，所以剩余的部分对于碱激活材料的发展影响很小。Karen Scrivener 接着介绍了水泥替代材料的发展历史和趋势。她说，自从1990年代以来，水泥替代材料的使用量一直在增加，这是降低二氧化碳排放的最实用和最快速的方法。然而，由于飞灰和矿渣的限制，水泥替代材料的水平在过去10年左右一直停滞在20%左右。她说，她的研究团队正在开发一种新的水泥替代材料，即石灰石和煅烧粘土（LC3），这种材料可以利用丰富的自然资源，提高水泥替代材料的水平到50%以上。最后，Karen Scrivener 讨论了碱激活材料的潜力和挑战。她说，碱激活材料是一种可以利用工业废渣或天然材料制备的新型水泥基材料，它具有高强度、高耐久性和低二氧化碳排放的特点。然而，她也指出了碱激活材料的一些限制，例如需要矿渣或高钙飞灰作为原料，需要碱性激发剂，需要控制温度和湿度等。她说，碱激活材料在一些特定的应用中有一定的优势，但是在全球范围内对二氧化碳排放的影响很小。她认为，水泥替代材料仍然是更可行和更有效的方法。Karen Scrivener 进一步批评了碱激活材料的局限性和商业失败。她说，碱激活材料需要使用矿渣或高钙飞灰作为原料，这些材料的可用性很低，而且已经被广泛用于水泥和混凝土中。她说，如果我们将这些材料转移到碱激活材料中，我们可能会增加全球的二氧化碳排放，因为我们还需要生产碱性激发剂，这些激发剂并不是二氧化碳中性的。她说，碱激活材料还存在许多未解决的技术问题，例如高碱度、高收缩、快速凝结、耐久性不确定、碳化缓冲能力低等。她说，过去40多年，我们在这个领域浪费了大量的金钱和人才，但是在市场上看不到什么成果。她说，我们应该停止在这个领域投入，而应该将资金用于更有影响力的研究。她还举例说明了碱激活材料的商业失败。她说，她在水泥和混凝土领域工作期间，看到了许多公司宣称要生产碱激活材料，但是最后都失败了。她说，最近一个破产的公司是北爱尔兰的Banner Sem，它生产了一种价格是普通混凝土两倍的碱激活材料，但是没有找到足够的市场。她说，碱激活材料是实验室的产物，只适合发表论文，而不适合实际应用。她说，我们应该关注那些能够真正降低二氧化碳排放的材料。Karen Scrivener 回到了之前的图表，指出水泥替代材料的水平在过去10年一直停滞在20%左右。她说，这个领域有一个普遍的共识，就是我们可以将熟料的水平降低到至少60%，甚至更低。她说，我们可以通过煅烧粘土和石灰石的组合，很容易地满足额外的水泥替代材料的需求，因为这些粘土在世界上非常丰富，而且最适合的材料恰好在需求最强的国家。她说，根据一个简单的计算，我们可以看到这相当于每年减少4亿吨二氧化碳排放，这占我们产生的所有二氧化碳的1%。她说，这是一个非常大的贡献，相当于瑞士的10倍排放。她说，这是我们可以为这个领域做出的真正的贡献。Karen Scrivener 说，我们不应该止步于此，因为我们还有很多可以做的事情。她说，我们需要考虑整个链条，从最有效地生产熟料，到尽可能地减少水泥中的熟料，再到提高水泥在混凝土中的效率，再到减少建筑中的混凝土用量，再到回收和再利用混凝土材料。她说，这些步骤都非常重要，如果我们真的下定决心，我们可以将水泥和混凝土的碳足迹降低70%或80%。她说，这并不意味着我们可以消除二氧化碳排放，我们仍然需要通过一些其他的方式来捕获二氧化碳，例如植树或碳捕获和储存。但她说，这些方式都非常昂贵，我们可以通过先做一些容易的事情来节省很多钱。Karen Scrivener 总结了她的演讲，强调了气候变化问题的紧迫性。她说，我们必须清醒地认识到我们的资源是有限的，我们应该将这些资源用于最有影响力的研究。她说，碱激活材料是一个无效的方向，而水泥替代材料是一个更可行和更有效的方案。她说，她的研究团队正在开发一种新的水泥替代材料，即石灰石和煅烧粘土（LC3），这种材料可以利用丰富的自然资源，提高水泥替代材料的水平到50%以上。她说，她希望听到听众的反馈和问题。Karen Scrivener 结束了她的演讲，强调了碱激活材料在降低二氧化碳排放方面的无效性和水泥替代材料的可行性和有效性。她说，她的研究团队正在开发一种新的水泥替代材料，即石灰石和煅烧粘土（LC3），这种材料可以利用丰富的自然资源，提高水泥替代材料的水平到50%以上。她说，她希望听到听众的反馈和问题。她感谢大家的关注和参与。![]()
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