火山岩可不可以取代水泥中的石灰岩（碳酸钙）呢？水泥业可说是全球排碳大户，如何在二氧化碳排放和环境间取得平衡，是各家水泥业者所面对的课题，如今史丹佛大学提出一项解决方案，希望能降低石灰岩的使用量，减少碳排放，最终打造出不需钢筋加固的绿色混凝土。
石灰是波特兰水泥的重要成分，可以提供制造水泥所需的氧化钙，但也是水泥业环境破坏、碳排放的主要来源。首先需引爆山上的石块取得石灰块，然后打破、粉碎成精细的粉末，再将粉末和页岩、黏土或其他物质高温下充分混合锻烧，混凝土三分之一的碳排放都在处理水泥熟料，剩下也是由石灰岩贡献，石灰石高温加热时会排放出二氧化碳，最后变成氧化钙细粉。
史丹佛大学地球物理学助理教授 Tiziana Vanorio 团队长期研究石灰替代方案，认为火山岩也可以用来制作熟料，最后变成水泥的一部分。纵使改用火山岩也需要能源密集处理，但至少在锻烧过程中不会排放任何二氧化碳。
Vanorio 表示，我们可以将火山岩研磨成细粉，再用相同设备与步骤加热制出熟料。研究指出，火山岩熟料与热水混合后也能制造出水泥，而且有助打造出又长又密集的分子链，透过显微镜观察，这种分子链看起来有如纠缠在一起的纤维。过去也曾经在存在 2000 年的罗马港口、以及热液环境（hydrothermal）中胶结岩石看到此现象，初步显示有良好的承受能力。
▲扫描电子显微镜下的断层岩胶结材料（Source：史丹佛大学）
团队希望借由该研究，让未来的混凝土不需要钢筋加固。钢筋混凝土是最常见的加固形式，在混凝土中加入钢筋、钢筋网、钢板或纤维，利用组合材料改善混凝土抗拉强度不足的力学性质，Vanorio 指出，团队发现的微小矿物纤维可以抵抗材料脆性，希望能深入了解纤维微结构如何有效加固岩石，以及它们的自然生长条件，最终透过奈米工程进行混凝土加固。
目前为了降低水泥业的碳排放，各国科学家也是绞尽脑汁寻找可以替代石灰的方案，从珊瑚礁、龙虾壳和虾蛄寻找灵感，又或是以工业废弃物飞灰（Fly ash）替代部分熟料，希望能让全球二氧化碳排放占 8％ 的水泥业“绿化”，史丹佛大学材料科学与工程教授 Alberto Salleo 表示，地球如同一个巨大的实验室，各种材料在高温高压下混合，谁知道还有多少其他有趣且有用的结构呢？
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（首图来源：pixabay）
