综述：碳捕集与利用技术：创新应用及超临界CO2 可行性策略的系统分析

这篇综述系统分析了2018-2024年间碳捕集与利用（CCU）技术在建筑领域的创新应用，重点探讨了超临界CO2 （scCO2 ）矿化策略，比较了生物水泥、钢渣等材料的CO2 吸收效能，并提出了实现低碳建筑的政策建议。

　　

碳捕集与利用技术：建筑行业的变革力量

引言

全球变暖背景下，水泥行业贡献了7%的温室气体排放。碳捕集与利用（CCU）技术通过将CO₂
转化为建筑材料（如骨料、粘结剂），成为减排关键。其中，超临界CO₂
（scCO₂
）矿化技术因其高渗透性和反应效率崭露头角。

技术比较

矿物碳化分为直接（干法/湿法）和间接两种路径。干法碳化在低水固比（<0.2）下进行，而湿法通过多相反应生成碳酸盐。scCO₂
在31.1°C、73.6 bar下呈现气液混合特性，其扩散速度比气态CO₂
快12倍，能显著提升钢渣等废弃物的碳化效率（213.4 kgCO₂
/吨渣）。

生物水泥利用微生物（如芽孢杆菌）分泌的碳酸酐酶（CA），将CO₂
转化为方解石，修复混凝土裂缝（0.4 mm内愈合率>90%）。但成本较高（+18-36欧元/m3），需优化菌种耐候性。

材料创新

• 钢渣：CaO含量达54-59%，碳化后抗压强度提升3.2倍，但运输成本比天然骨料高20%。
• 飞灰：最佳掺量20%，可减少36%碳排放，但游离CaO（0.33-4.16%）影响反应稳定性。
• 生物炭：孔隙率（358 m2/g）促进CO₂
  吸附（53 mg/g），但 pyrolysis 能耗需控制。

工业实践

加拿大CarbiCrete公司利用钢渣生产负碳砖（每块吸收3 kgCO₂
），而CarbonCure技术已在美国德州实现商业化，单项目减排29.5吨CO₂
（等效16公顷森林固碳量）。

挑战与展望

需解决scCO₂
反应机制不明、高压设备成本高（>100 bar）等问题。欧盟建议将CCU纳入《净零工业法案》，并通过税收优惠推动技术落地。未来研究可探索胺改性吸附剂（如四亚乙基五胺，2.02 mmol/g）与酶催化的协同效应。

（注：全文数据及案例均源自原文，未新增观点）