理工大學轉廢為能 助建築業大幅減排

全球減排力度仍然不夠，需要加快步伐，緩解暖化帶來的危機。

總碳排放量的9%，要實現碳中和目標，便需要採取積極的主動式碳減排策略。
「環保再造磚之父」香港理工大學碳中和資源工程研究中心總監潘智生教授及其研究團隊，
成功研發出轉化技術，能夠協助業界大幅減排。

現時的建築業主要面對兩大難題，首先當然是溫室氣體排放，據悉每生產一噸混凝土，便會生產出一噸二氧化碳，而這種氣體就是導致全球氣溫上升的元凶之一。
此外，建築產生大量固體的廢料，香港每年生產的建築廢料估計達20.81萬噸、玻璃廢料估計近11萬噸，城市固體廢料估計約4.15萬噸。

為了應對建築業帶來的碳排放問題，雖然全球各國都在制定政策，希望能夠將碳排放量盡量減低，但是成效並不顯著，在疫情之後，碳排放量仍然再創新高。

不斷吸附二氧化碳

傳統使用的「碳捕獲、使用和儲存」（CCUS）方法，需要投入較多的資源，成本高昂；收集二氧化碳後，亦苦無妥善方法處理。
香港理工大學碳中和資源工程研究中心總監潘智生教授說：「現時的技術是將捕獲的二氧化碳，打進數百米深的礦坑封存，但是這種方法並非永久，因為二氧化碳有可能洩漏，充滿不確定性。」
城市處理固體廢物的主要方法是堆填，包括建築廢料、玻璃廢料、城市焚燒垃圾、冶金廢料等，垃圾堆填造成土地佔用、甲烷排放、氣味散發、地下水/土地污染等問題。
建築業的固體廢料難以循環再用，因為質素較差、強度較低，而且同樣充滿不確定性，用以建設樓宇容易帶來危險。

潘智生教授的研究團隊研發出特別的技術，將建築業的氣體及固體廢料轉化，製作出能夠協助邁向碳中和的產品。
香港理工大學土木及環境工程學系助理教授張詩鵬博士表示：「廢棄的混凝土中含有大量水泥水化產物及未水化顆粒，均具有很高的碳化活性，混凝土在整個生命週期就是不斷吸附二氧化碳的過程，吸收二氧化碳後，變成碳酸鈣、硅膠及鋁膠等，在不干預的情況，經過成百上千年可能碳化完畢。」
潘智生教授的團隊研究使用混凝土生產階段產生的二氧化碳處理廢棄混凝土，開發加速碳化系列技術，提高廢棄混凝土的性能，並且開發高附加值的產品，實現循環再用。

有效提高物料強度

研究團隊能夠在攪拌混凝土的過程中，注入捕獲的二氧化碳，轉化為碳酸鈣，大大提升穩定性，因而能夠永久封存二氧化碳，每噸拆建廢料永久封存約100公斤二氧化碳。
研究團隊生產出以碳酸鈣為基礎的高性能的輔助膠凝材料（SCMs），減少對傳統SCMs，例如粉煤灰、GGBFS和石灰石的依賴和使用，可以取代20%至30%的水泥而不影響強度，令製作出來的混凝土質量更佳，具有更高的強度及耐久性。
「我們將SCMs加入混凝土之中，可以有效減少製作過程中產生的碳排放，每噸混凝土至少可以減少兩成碳排放。」
透過碳化攪拌技術加速混凝土養護過程，縮短生產週期並提高效率，並且可以精確控制新拌 混凝土的性能，簡化現有混凝土生產流程。

混凝土又稱三合土，主要由三種材料組成，包括水泥、砂石及水。若以人體作為比喻，水泥是肌肉，砂石就是骨骼，所以後者又稱為「骨料」。
建築物拆卸的時候，工人會將廢棄混凝土打碎，變成大石、小石及粉末，研究團隊能夠使用這些廢料製作出不同功能的骨料，包括高強骨料、輕質吸音骨料及儲能保溫骨料等。
這些骨料的優點，包括達到和天然骨料相應的強度，每噸骨料可吸收136.5公斤二氧化碳，降低混凝土熱導率達60%。
研究團隊現時經已取得多個專利，包括碳化骨料及晶體微纖維等，同時正為其他技術申請專利。
研究團隊生產的物料，除了應用於傳統建築樓宇以外，還可以應用於新型施工工藝，例如3D混凝土打印，開發新型的二氧化碳基流變改性劑，提高列印效率和品質。

列印材料可重複使用，減少材料浪費，提高資源利用效率，減少對環境的影響。

研究成果商業化

近年流行新式混凝土組裝合成法（MiC），製作成的模組需要進行養護，一般是使用蒸氣養護，但是需要耗費較多能源；研究團隊的技術可以使用二氧化碳養護，提升模組的性能、縮短製作過程，且有效減少碳排放。
潘智生教授帶領的研發團隊共有12人，實驗室的研究經已成功，並於2023年2月成立智碳科技，準備將研究成果商業化。
智碳科技獲得香港理工大學微型創業基金，較早前加入香港科技園IDEATION計劃，及後晉身成為培育公司，除了資金以外，還可獲各方面的支援。
張詩鵬博士說：「智碳科技的收入主要來自五個方面，包括產品銷售、碳信用交易、專利授權、顧問服務及支援服務。」

未來兩年，智碳科技將與不同的院校及機構進行深度合作，包括中山大學，另外與香港安保工程簽署合作協議，準備進行試驗生產，預期於一年內完成，然後再物色投資者及進行量產。
智碳科技時本港唯一擁有能夠處理建築隱含碳技術的公司，能夠協助不少發展商在範圍三減少排放；而技術能夠申請認證，日後轉化為碳信用額，並且在香港交易所的Core Climate平台上買賣，預期兩至三年後便能夠實行。
香港理工大學碳中和資源工程研究中心總監潘智生教授說：「這涉及利用建築物中使用的混凝土作為二氧化碳匯（又名碳吸儲庫或吸儲庫），積極捕獲和封存二氧化碳氣體。在未來，城市中的建築物將成為一個巨型碳匯，以封存大量二氧化碳氣體。」

疏水磚應對極端天氣

現時本港不少行人路上都鋪上環保再造磚，這些環保再造磚由建築廢料、玻璃及焚燒灰燼製造，這是潘智生教授的研究團隊研發，他們自千禧年初，便開始研究回收並再利用廢料的方案，現時已發展至第五代。
環保再造磚將破碎後的建築固體廢料代替部分天然砂石骨料，以製作再生骨料，成為綠色建材。
「環保再造磚由砂石骨料製作，我們將以納米玻璃粉製作，令應用層面更加廣闊。」
砂石骨料可以取代混凝土中的砂石；至於納米玻璃粉，有望可以取代水泥。
「在實驗室的研究，我們能夠以納米玻璃粉取代30%水泥，這樣能夠進一步協助業界減排。」納米玻璃粉令製成品的外觀更佳，表面可見粒粒的晶體，日後可以取代雲石，作為裝飾材料。

潘智生教授的研究團隊又成功研發了可持續透水混凝土，即是高強度的疏水地磚，當中七成由廢物製成，包括玻璃砂及納米玻璃粉，並且取得2020年香港綠色創新大獎的銀獎。
「疏水的物質通常有很多小孔，強度較弱；我們利用納米玻璃粉，再加上高強度的框架，製作出的疏水地磚，既能夠疏水，同時具有較高強度。」
今年夏季，本港發生極端天氣，大範圍出現嚴重降雨，多區嚴重水浸，如果使用這些疏水地磚，有效防止再次出現這種情況。