跳动城乡网科学家报告说，他们设计了一种复合地板材料，其储存的CO2多于制造所需，提供了符合建筑规范的“负碳”选项，并且比标准复合地板便宜。
研究人员将于今天在美国化学会(A)春季会议上展示他们的研究结果。A2024年春季会议是一场混合会议，于3月17日至21日举行;它包含近12,000个有关一系列科学主题的演示。
该项目的主要研究人员之一、有机化学家戴维·赫尔德布兰特(DavidHeldebrant)表示，除了几种类型的水泥外，负碳复合材料很少见。他说，他的团队的复合地板“是首批在其生命周期内明显具有CO2负值的复合材料之一”。
根据世界绿色建筑委员会的数据，用于建造建筑物的材料和工艺占所有与能源相关的碳排放量的11%。为了抵消这些排放，人们在开发建筑用品方面做出了巨大努力，例如使用回收产品或植物衍生产品。然而，在许多情况下，这些可持续替代品比传统材料更昂贵，或者无法匹配其性能，例如强度或耐用性。
一种建筑材料——地板——是一个价值数十亿美元的产业。由木塑复合材料制成的装饰板是木板的流行替代品，因为它们不易受到紫外线辐射的损坏，并且使用寿命更长。复合地板通常由木片或锯末和塑料(例如高密度聚乙烯(HDPE))的混合物制成。为了使这些复合材料更具可持续性，一种替代方法是使用废弃产品或否则会被燃烧的填料。
Heldebrant的同事KeertiKappagantula正在采取这种方法：使用低品质褐煤和木质素(一种造纸过程中剩余的木材衍生产品)作为装饰复合材料的填料。为了使煤粉和木质素颗粒与塑料混合并粘附在塑料上，研究小组需要在颗粒表面添加酯官能团。Heldebrant在太平洋西北国家实验室(PNNL)工作并开发专门的液体来捕获CO2，他在与Kappagantula喝咖啡聊天时发现了这项工作。
另一位项目研究员SatishNune和Heldebrant听到这个消息后都很兴奋。“酯本质上是羧酸，是CO2的捕获形式，”Heldebrant解释道。因此，该团队想做同样的事情，将CO2放置到复合材料中颗粒的表面，使材料更加环保，同时提高复合材料的机械性能。
为了测试这种方法的可行性，研究小组采用了经典的化学反应，在CO2和苯酚官能团之间形成新的化学键，苯酚在煤和木质素等木制品中含量丰富。经过反应后，木质素和煤颗粒含有按重量计2-5%的CO2。
然后，该团队将不同比例的这些颗粒与HDPE混合，形成棕黑色复合材料，并测试了所得性能。含有80%填料的复合材料最大限度地提高了CO2含量，同时展现出符合国际装饰材料建筑规范的强度和耐用性。它是使用PNNL的剪切辅助加工和挤压(ShAPETM)机器通过摩擦挤压制造的。研究人员使用这种材料形成10英尺长的复合材料，其外观和触感与地板或草坪家具中使用的任何标准木质复合材料相似。
除了良好的物理性能外，新型复合板还具有巨大的价格和可持续性优势。它们比标准装饰复合板便宜18%。Heldebrant说，它们储存的CO2比其制造和使用寿命期间释放的还要多。他说，如果美国每年销售的35.5亿英尺地板被研究人员的CO2负复合地板取代，每年可以封存25万吨CO2，相当于54,000辆汽车每年的排放量。
接下来，研究人员计划制造更多的复合材料配方并测试其性能。他们设想可以为一系列建筑材料开发负碳复合材料，例如栅栏和壁板。与此同时，该团队正在努力将其露台地板商业化。这种新型负碳地板最快将于明年夏天在建筑供应零售商处上市。
