お仕事の関係で日本コンクリート工学会なるものに所属し、会費を払っているので会誌「コンクリート工学」が毎月送られてくるのだが、2021年9月号の特集は、カーボンニュートラルに貢献するコンクリート技術というものだった。
コンクリートを使う土木のお仕事なんか、化石燃料使いまくって山を削ったり海を埋めたりと、二酸化炭素出しまくり産業の典型みたいなものなのだが、それゆえに「二酸化炭素削減」のお題目は重要となる。特にコンクリートの分野では、主材料のセメントを作るのに石灰石(炭酸カルシウム)を粘土なんかと混ぜて焼成するので、燃料から出る二酸化炭素の他、石灰石由来の二酸化炭素が大量に発生するのである。ちなみに焼成においては燃料は石炭、石油の外、廃タイヤや廃パチンコ台(プラスチックの塊!)など様々な可燃性廃棄物も大量に使われており、ある意味セメント産業は廃棄物処理の”優等生”でもあるのだが、それはおいておこう。
よってコンクリート工事から排出される二酸化炭素を減らすに手っ取り速い方法は、セメントの量を減らすことであり、セメントの代替品として製造時に二酸化炭素を出さないものが求められているのだが、それは昔から既に存在し実用化されている。高炉で製鉄をしたときに副産物として生産される高炉スラグを粉末化したものや、石炭火力発電で燃やされた石炭灰の良質なもの、フライアッシュがそれである。高炉スラグは「潜在水硬性」といって、セメントと同じように水和反応して固まるし、フライアッシュは「ポゾラン反応」といってセメントの水和反応を促進させる働きがある。例えばセメントを400㎏使ってコンクリートを作るのに、セメントを200㎏、そして残りを高炉スラグたフライアッシュに置き換えて使っても(配合の比率は”例え”であって、実際はいろいろある。高炉スラグとフライアッシュとでも違う)養生の工夫やや強度発言の日数が伸びる(その分、コストアップになる)他は、出来上がったコンクリートの性能はそんなに変わらないのだ。そして”副産物”であることから、高炉スラグ製造時に発生する二酸化炭素は製鉄に、フライアッシュのは発電にそれぞれカウントされるので、高炉スラグやフライアッシュ製造時には二酸化炭素は発生しない!(精製や運搬、貯蔵時には発生する)ということになっているので、例のようにセメント使用を高炉スラグやフライアッシュに”置き換える”だけで、その置き換え分のセメントから発生する二酸化炭素を削減することが出来るわけだ。
もともと高炉スラグやフライアッシュでセメントを置き換えてコンクリートを作る技術は、フレッシュコンクリートの流動性を良くしたり、硬化時の水和熱の発生を抑制したり、硬化コンクリートの収縮を抑制したり、組織を緻密化させて耐久性を良くするなど、コンクリートの性能を向上させるために開発されたもので、今日のように二酸化炭素削減が強く叫ばれる以前から実用化されている。したがって多少のコストアップになっても市場で充分に通用するし、かつ高度スラグやフライアッシュを運搬、貯蔵、使用するインフラは既存の工場や車両を増やせば行えるので、新たな設備を大々的に作る必要はない(ただし町の生コンプラントでは難しいだろう、せいぜいセメントメーカー)だからこの”二酸化炭素削減”技術は非常に有効である。ただし製鉄や石炭火力発電で大量の製品および二酸化炭素を発生させる産業構造が前提であり、またこの技術があるからといってセメント、コンクリートをバンバン使用するような社会においては(このような社会のまま「脱炭素」に進めるわけがないと、斎藤幸平氏は批判しているわけだが)結局トータルで二酸化炭素が減るわけはない。
さてセメントは石灰石(炭酸カルシウム)を焼成してつくった安定した物質であるのだが、少しずつ大気中の二酸化炭素と結びついて、ざっくり言うともとの炭酸カルシウムに戻ろうとする。コンクリートで硬化したセメント成分が二酸化炭素と結びつくことを「炭酸化」と呼ぶ。もっとも土木や建築のコンクリートの炭酸化で問題になるのは、コンクリート中にある間隙水に含まれる水酸化カルシウムが炭酸カルシウムに代わる反応で、これを普通「中性化」と呼んでいる。コンクリート中にある鉄筋がさびないのは、コンクリート間隙水がアルカリ性を保っているからであり、中性化すると鉄筋がさび出すからである。従って鉄筋のないコンクリートの中性化は問題にはならない。そしてこれでコンクリートの表面から固定される二酸化炭素量は、そのコンクリートを作るために排出された二酸化炭素に比べればわずかなものである。
ところが硬化コンクリートを炭酸化させると、組織が緻密化するなどの良いことも起こるので、ここに二酸化炭素を回収して有効活用するCCUS(二酸化炭素分離回収・有効利用・貯留 Curbon dioxide Capture, Utilization and Storage)カーボンリサイクルというクソ技術にコンクリートを使おうという構想が出てきた。具体的には廃コンクリートを細かく砕いたものに含まれるセメントペースト分に、二酸化炭素を強制的に反応させて、強化した骨材やセメント系の材料を作成し、それをリサイクル材として使おうというもの…細かく砕いたものを、例えばセメント工場から発生する二酸化炭素たっぷりの排気ガス中に放り込み、改質した骨材を売り出そう!ということだ。
このクソ技術は、あらかじめ二酸化炭素を吸収するためのカルシウム分を廃棄物由来にすることで、そんなにエネルギーをかけないで生産できるというのが”強み”なのだが、そもそも再生骨材自体、ふつうに採石山から切り出してくる骨材と比較してコストが高くつき、道路の路盤材他で大量に使用されることはない(天然の採石を採取することを法律で禁止すればなんとかなるだろうが)また単純に細かな採石状のコンクリート塊を高温の排気ガス内に放り込むだけで、吸収される二酸化炭素の量はやはり知れているだろう。大量の二酸化炭素を吸収しようとすれば、圧力をかける、なんか触媒を使うなどやっぱり余計なエネルギーを消費する…よってこの構想もまた”クソ技術”として歴史のくずかごに放り込まれるに違いない!
以上、コンクリートと二酸化炭素削減、脱炭素の話題である。
コンクリートを使う土木のお仕事なんか、化石燃料使いまくって山を削ったり海を埋めたりと、二酸化炭素出しまくり産業の典型みたいなものなのだが、それゆえに「二酸化炭素削減」のお題目は重要となる。特にコンクリートの分野では、主材料のセメントを作るのに石灰石(炭酸カルシウム)を粘土なんかと混ぜて焼成するので、燃料から出る二酸化炭素の他、石灰石由来の二酸化炭素が大量に発生するのである。ちなみに焼成においては燃料は石炭、石油の外、廃タイヤや廃パチンコ台(プラスチックの塊!)など様々な可燃性廃棄物も大量に使われており、ある意味セメント産業は廃棄物処理の”優等生”でもあるのだが、それはおいておこう。
よってコンクリート工事から排出される二酸化炭素を減らすに手っ取り速い方法は、セメントの量を減らすことであり、セメントの代替品として製造時に二酸化炭素を出さないものが求められているのだが、それは昔から既に存在し実用化されている。高炉で製鉄をしたときに副産物として生産される高炉スラグを粉末化したものや、石炭火力発電で燃やされた石炭灰の良質なもの、フライアッシュがそれである。高炉スラグは「潜在水硬性」といって、セメントと同じように水和反応して固まるし、フライアッシュは「ポゾラン反応」といってセメントの水和反応を促進させる働きがある。例えばセメントを400㎏使ってコンクリートを作るのに、セメントを200㎏、そして残りを高炉スラグたフライアッシュに置き換えて使っても(配合の比率は”例え”であって、実際はいろいろある。高炉スラグとフライアッシュとでも違う)養生の工夫やや強度発言の日数が伸びる(その分、コストアップになる)他は、出来上がったコンクリートの性能はそんなに変わらないのだ。そして”副産物”であることから、高炉スラグ製造時に発生する二酸化炭素は製鉄に、フライアッシュのは発電にそれぞれカウントされるので、高炉スラグやフライアッシュ製造時には二酸化炭素は発生しない!(精製や運搬、貯蔵時には発生する)ということになっているので、例のようにセメント使用を高炉スラグやフライアッシュに”置き換える”だけで、その置き換え分のセメントから発生する二酸化炭素を削減することが出来るわけだ。
もともと高炉スラグやフライアッシュでセメントを置き換えてコンクリートを作る技術は、フレッシュコンクリートの流動性を良くしたり、硬化時の水和熱の発生を抑制したり、硬化コンクリートの収縮を抑制したり、組織を緻密化させて耐久性を良くするなど、コンクリートの性能を向上させるために開発されたもので、今日のように二酸化炭素削減が強く叫ばれる以前から実用化されている。したがって多少のコストアップになっても市場で充分に通用するし、かつ高度スラグやフライアッシュを運搬、貯蔵、使用するインフラは既存の工場や車両を増やせば行えるので、新たな設備を大々的に作る必要はない(ただし町の生コンプラントでは難しいだろう、せいぜいセメントメーカー)だからこの”二酸化炭素削減”技術は非常に有効である。ただし製鉄や石炭火力発電で大量の製品および二酸化炭素を発生させる産業構造が前提であり、またこの技術があるからといってセメント、コンクリートをバンバン使用するような社会においては(このような社会のまま「脱炭素」に進めるわけがないと、斎藤幸平氏は批判しているわけだが)結局トータルで二酸化炭素が減るわけはない。
さてセメントは石灰石(炭酸カルシウム)を焼成してつくった安定した物質であるのだが、少しずつ大気中の二酸化炭素と結びついて、ざっくり言うともとの炭酸カルシウムに戻ろうとする。コンクリートで硬化したセメント成分が二酸化炭素と結びつくことを「炭酸化」と呼ぶ。もっとも土木や建築のコンクリートの炭酸化で問題になるのは、コンクリート中にある間隙水に含まれる水酸化カルシウムが炭酸カルシウムに代わる反応で、これを普通「中性化」と呼んでいる。コンクリート中にある鉄筋がさびないのは、コンクリート間隙水がアルカリ性を保っているからであり、中性化すると鉄筋がさび出すからである。従って鉄筋のないコンクリートの中性化は問題にはならない。そしてこれでコンクリートの表面から固定される二酸化炭素量は、そのコンクリートを作るために排出された二酸化炭素に比べればわずかなものである。
ところが硬化コンクリートを炭酸化させると、組織が緻密化するなどの良いことも起こるので、ここに二酸化炭素を回収して有効活用するCCUS(二酸化炭素分離回収・有効利用・貯留 Curbon dioxide Capture, Utilization and Storage)カーボンリサイクルというクソ技術にコンクリートを使おうという構想が出てきた。具体的には廃コンクリートを細かく砕いたものに含まれるセメントペースト分に、二酸化炭素を強制的に反応させて、強化した骨材やセメント系の材料を作成し、それをリサイクル材として使おうというもの…細かく砕いたものを、例えばセメント工場から発生する二酸化炭素たっぷりの排気ガス中に放り込み、改質した骨材を売り出そう!ということだ。
このクソ技術は、あらかじめ二酸化炭素を吸収するためのカルシウム分を廃棄物由来にすることで、そんなにエネルギーをかけないで生産できるというのが”強み”なのだが、そもそも再生骨材自体、ふつうに採石山から切り出してくる骨材と比較してコストが高くつき、道路の路盤材他で大量に使用されることはない(天然の採石を採取することを法律で禁止すればなんとかなるだろうが)また単純に細かな採石状のコンクリート塊を高温の排気ガス内に放り込むだけで、吸収される二酸化炭素の量はやはり知れているだろう。大量の二酸化炭素を吸収しようとすれば、圧力をかける、なんか触媒を使うなどやっぱり余計なエネルギーを消費する…よってこの構想もまた”クソ技術”として歴史のくずかごに放り込まれるに違いない!
以上、コンクリートと二酸化炭素削減、脱炭素の話題である。