它應(yīng)該是人類(lèi)最熟悉的人造建材了，不論是兩千年前的羅馬萬(wàn)神殿，還是現(xiàn)代都市隨處可見(jiàn)的摩天樓和高速公路，離開(kāi)了水泥都不可能完成。如果將全世界一年生產(chǎn)的水泥都倒在北京二環(huán)以內(nèi)，我們會(huì)得到一塊重34億噸、約14米厚的巨石。而且這塊巨石的體積，每年都在增大，這主要?dú)w功于中國(guó)和印度兩個(gè)超級(jí)建設(shè)大國(guó)。

這種建材的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的：廉價(jià)、操作簡(jiǎn)便，而且奇跡般地堅(jiān)如磐石?？上У氖?，它也是造成溫室效應(yīng)的最大元兇之一。全球每年的碳排放中，有5%是在制造水泥的過(guò)程中貢獻(xiàn)的。以最常用見(jiàn)的硅酸鹽水泥為例，這種用石灰石加粘土在窯爐里煅燒出來(lái)的水泥，每生產(chǎn)一噸成品，向大氣排放的二氧化碳也接近一噸(約940千克)。

2000多年前，羅馬人發(fā)現(xiàn)把石灰、火山灰、水和石塊摻在一起后，可以凝固成非常堅(jiān)固的物體，用它建造出的海港、紀(jì)念碑和各種建筑物可以長(zhǎng)久地屹立不倒。到了19世紀(jì)20年代，英國(guó)一位名叫約瑟夫·阿斯普丁(Joseph Aspdin)的石匠師傅在廚房里將研磨過(guò)的石灰?guī)r跟粘土混合在一起，將它們加熱，又加入水以后，發(fā)現(xiàn)這種混合物居然板結(jié)硬化了，看上去跟英國(guó)波特蘭島上產(chǎn)的建筑石料很相像。后來(lái)他將這種材料命名為“波特蘭水泥”，并申請(qǐng)了專(zhuān)利。從此，這種水泥的運(yùn)用越來(lái)越廣泛，幾乎成了現(xiàn)代水泥的代名詞。

制造水泥的關(guān)鍵配料是石灰?guī)r和鋁矽酸鹽粘土，它們各自含有不同的化學(xué)成分和雜質(zhì)。在將它們加熱煅燒的過(guò)程中，粘土中的化學(xué)物質(zhì)會(huì)形成硅、鐵和鋁的氧化物，而石灰?guī)r因?yàn)楹胸悮ゎ?lèi)海洋生物留下的碳酸鈣，里面的二氧化碳會(huì)被高溫驅(qū)逐出去，剩下鈣氧化物。這部分被驅(qū)逐的二氧化碳，以及高溫煅燒時(shí)燃料所排放的二氧化碳，就是水泥制造過(guò)程中大量碳排放的來(lái)源。

在碳排放的代價(jià)日益昂貴的今天，無(wú)數(shù)的大公司都在為科研機(jī)構(gòu)傾注資金，希望找到一個(gè)為水泥減碳的方法。麻省理工的混凝土可持續(xù)發(fā)展中心(CSHub)是全球研究水泥最權(quán)威的機(jī)構(gòu)之一。自從2009年創(chuàng)立以來(lái)，這個(gè)擁有十多個(gè)贊助廠商的機(jī)構(gòu)籌集的資金已經(jīng)超過(guò)了1000萬(wàn)美元。

“盡管水泥是一種再常見(jiàn)不過(guò)的東西，但至今為止，我們對(duì)它的產(chǎn)生原理卻知之甚少?！盋SHub的負(fù)責(zé)人哈姆林·詹寧斯說(shuō)。“一旦水泥粉接觸到水以后，內(nèi)部會(huì)發(fā)生一系列環(huán)環(huán)相扣的反應(yīng)，這些反應(yīng)是非常微妙又復(fù)雜的，至今沒(méi)有人能準(zhǔn)確地破譯出來(lái)。專(zhuān)家們?cè)谶@個(gè)問(wèn)題上的爭(zhēng)論，其猛烈程度簡(jiǎn)直可以媲美宗教戰(zhàn)爭(zhēng)。”