新闻网讯 6月14日，《自然》子刊Nature Cities在线发表了题为“全球尺度混凝土固氮对NOx吸收的贡献”（Contribution of concrete nitrogenation to global NOxuptake）的最新研究成果。我校环境学院为论文通讯作者单位，第一作者为德国德累斯顿工业大学/莱布尼兹生态城市与区域发展研究所博士生张宁，我校环境学院段华波副教授和杨家宽教授为共同通讯作者。
随着全球交通运输的持续增长和工业的稳定发展，持续排放大量的氮氧化物（NOx）仍然是大气污染的重要贡献源之一。有效控制NOx的排放对于改善城市空气质量和保障人体健康至关重要。与此同时，在快速城镇化的背景下，城市建设与更新改造消耗了大量的水泥制品并产生巨量的建筑垃圾（其中废弃混凝土约占40%-50%）。目前，利用混凝土（包括废弃混凝土）矿化固碳技术相对成熟，包括已开展了相关的产业化实践。实际上，通过提供高浓度的NOx氛围反应条件同样可以促进混凝土（含废弃混凝土）的“固氮反应”，其不仅可以大量吸收NOx，还可实现混凝土的高值化利用，前期实验研究已充分证明了这一技术理论可行，且固氮效果良好。然而，混凝土固氮技术的产业化应用不仅需要合理评估其技术方法的可行性，还需要从行业和区域尺度特别是全产业链条的视角建立科学合理的评价方法来度量其环境与经济的可行性。
研究人员采用了基于动态物质流的评估模型，结合生命周期评价（Life Cycle Assessment, LCA）和生命周期成本分析（Life Cycle Cost Analysis, LCCA）等方法，较为系统和全面地评估了在全球城镇化背景下混凝土在生产和废弃阶段再生利用过程推广固氮技术的减排潜力。研究考虑了从2021年到2050年的时间跨度，探究了新生产混凝土和再生混凝土在常温和高温加速等两种反应条件下的NOx固定效率，同时评估了这一技术产业化广泛推广可能对人体健康和产业经济发展的长期综合效益，并且还从区域适宜性的角度与固碳技术进行了对比分析。此外，研究还包含了不确定性和敏感性分析，以确保评估结果的准确性和可靠性。
面向全球尺度2种不同温度条件下矿化固氮技术的经济和环境效益对比分析（2021年）
研究人员在论文中提出了一种将建筑材料高值循环利用与大气污染治理相结合的新策略，即将混凝土的生产和再生利用与NOx的污染控制进行有效的协同，有望实现水泥建材资源循环与NOx治理的双重目标；如果能实现混凝土（含废弃混凝土）固氮技术的产业化，仅在2021年可减少约340-690万吨的NOx排放，约占全球工业源NOx排放的6%-13%；若在全球范围广泛能大范围持续推广固氮技术，截止到2050年预计可累计减排约1.3-3.8亿吨NOx，经济效益也十分显著；考虑到混凝土固氮与固碳技术存在较为直接的竞争关系，研究表明在大部分国家和地区，推广矿化固氮技术产生的经济和环境效益等方面均超过了固碳技术。
论文其他参与作者还包括莱布尼兹生态城市与区域发展研究所Georg Schiller博士、麻省理工学院土木与环境工程系Hessam Azarijafari研究员、南开大学环境科学与工程学院曹植教授、意大利米兰理工大学土木与环境工程系席斌博士、英国伯明翰大学地理地球与环境科学学院单钰理副教授、德累斯顿工业大学建筑材料研究所/上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院的李环宇博士。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s44284-024-00084-y
