通过曝气固化污泥管理改善土壤健康
建筑业以其资源消耗高、废物产生量大而闻名。产生的废物包括施工产生的污泥(CGS)和施工产生的剩余土壤(CGSS)。这些可用于各种应用，例如回填、制造砖等环保建筑材料以及土壤稳定。然而，这些材料呈高碱性，这会带来土壤和水污染的风险，从而对植物和动物的生命产生不利影响。此外，大量产生的CGS和CGSS以及非法倾倒也带来了进一步的挑战。因此，需要更新的解决方案来管理和回收。
在芝浦工业大学工程学院 Shinya Inazumi 教授最近领导的一项研究中，一组研究人员通过提出一种新的、具有成本效益的 CGS 管理策略来解决这个问题。他们建议使用“曝气固化”作为解决方案，这是一种将二氧化碳转化为碳酸盐的技术。他们的研究成果于 2023 年 11 月 23 日在线发布，并于 2024 年 7 月 1 日发表在《建筑材料案例研究》上 。
Inazumi 教授解释道：“将建筑实践与可持续发展目标 (SDG) 结合起来的日益增长的需求推动了曝气固化研究的启动。迫切需要创新的解决方案来有效管理废物并减少建筑行业的碳足迹。”
曝气固化过程涉及二氧化碳与 CGS 中的碱性氢氧化钙反应，形成碱性较低的碳酸钙。值得注意的是，这种中和方法减少了对额外中和剂(如硫酸)的需求，而这在更传统的处理方法中通常是必需的。此外，传统的管理实践正在应对运输、加工和处置成本不断上升的问题。
在本研究中，CGS 样品的曝气固化是在各种条件下进行的。这涉及操纵因素，例如搅拌速度、在干燥箱内进行通气固化、改变通气区域的表面积以及向样品中引入中和剂。研究结果表明，在干燥箱中固化过程中，在较高的搅拌速度下，以及在通气表面积较大的情况下，pH(碱度的衡量标准)的降低更为明显。此外，曝气固化过程需要较少的中和剂。这些结果凸显了曝气固化作为 CGS 管理和碳封存的可持续建筑实践的潜力。
这些发现具有深远的影响，涵盖各个领域。除了建筑行业中的废物管理之外，所提出的方法中和土壤的能力可以通过准备酸性或受污染的土地用于建筑或农业用途来证明在土地复垦和修复中有用。随后，这将通过改善整体土壤健康来帮助提高土壤产量。此外，这种方法可以纳入专注于环境科学和工程的学术课程和研究项目，帮助机构探索可持续的废物管理实践。
从长远来看，Inazumi 教授推测：“通过与可持续发展目标保持一致，曝气固化为政策制定者提供了一个实用工具，以促进废物管理和碳封存的可持续实践。这反过来又会影响与建筑和环境保护相关的法规和准则。然而，需要进一步完善理论模型以准确反映现实世界的中和反应。”
总之，通气固化可以实现土壤中和和碳封存的双重目的，对影响各个学科具有重要的前景，并标志着可持续和对环境负责的建筑实践的重大进步。
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