据外媒报道，混凝土生产是世界上最大的二氧化碳排放源之一。为了使无处不在的建筑材料更加环保，该行业一直在增加燃煤电厂的副产品，但这样做有其自身的问题。现在，莱斯大学的研究人员开发出了一种新的复合粘结剂，几乎可以完全替代水泥，同时也减少了发电厂的浪费。
粉煤灰是从燃煤电厂煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰。这种材料通常是被捕获的，而有些是被回收利用的，大多数都是被送往垃圾填埋场。混凝土是回收粉煤灰的主要用途之一，因为基于该废料的粘结剂不需要与波特兰水泥相同的高温、高能耗处理。反过来，这又可以减少混凝土生产过程中产生的排放，并且还可以使混凝土结构更坚固、更耐腐蚀。
但是大多数这些混合物只使用相对较少量的粉煤灰，更糟的是，它需要更大量的钠基活化剂。这可以抵消环境和成本效益。
该研究的合著者Rouzbeh Shahsavari表示：“该行业通常将5％至20％的粉煤灰掺入水泥中以使其变得环保，但其中很大一部分仍然是水泥。使用Taguchi分析，莱斯大学研究人员能够为他们的新复合材料确定最有效的配方和混合策略。这使得他们能够最终确定约80％的粉煤灰、5％的钠基活化剂和由纳米二氧化硅和氧化钙组成的配方。该团队表示，这种混合物完全不含波特兰水泥。
使用的粉煤灰类型是关键。大多数其他项目使用所谓的F型粉煤灰，富含硅和铝。然而，莱斯大学团队使用了钙含量较高的C型。
Shahsavari表示：“过去的大部分工作集中在所谓的F型粉煤灰上，这种粉煤灰源于发电厂燃烧无烟煤或烟煤，含钙量低。但在全球范围内，褐煤或次烟煤等燃烧会产生高钙或C型粉煤灰。我们的工作为此类高钙粉煤灰进行高效且经济高效的再利用提供了一条可行的道路，为混凝土的环保责任制造铺平道路。”
在试验中，研究人员在7天后发现使用新型粉煤灰粘结剂制成的混凝土具有16.18MPa的抗压强度，这与用波特兰水泥制成的常规混凝土相当。
该研究成果发表在《Journal of the American Ceramics Society》上。