前言
之前介紹過在使用電解方式將二氧化碳與海水形成人造礦物的研究，今天發現了另外一個科普來源介紹同一份研究成果。
這篇少了許多專業原理與術語的介紹，較著重於相關背景與潛在產業應用。
但在討論產業應用方面時，無法迴避的問題是經濟有效性。如果只能用來替代混凝土的沙，那對應到電解生產成本肯定是不划算的，尤其是如果僅維持既有混凝土強度還不夠，最好是能夠做到品質提升。因此，就算是以碳移除碳權來人為彌補市場，也很可能不是長久之計，必須衡量此技術產出的碳酸鈣與氫氧化鎂有何更佳應用途徑。
用於封存二氧化碳於混凝土中的人造沙
來自 Northwestern University 的研究團隊開發出一種「負碳」人工砂材，可望取代混凝土中常用的天然砂，同時封存二氧化碳。該團隊由土木工程師 Alessandro Rotta Loria 領軍，他們利用注入二氧化碳和電流的方式，在海水中「培養」出砂粒。這項創新材料是與全球水泥龍頭 Cemex 合作研發的成果。
傳統的採砂行為會對生態環境造成嚴重衝擊，不僅會侵蝕河床、破壞水域生態棲地，其開採與長距離運輸過程，也在建築供應鏈的各個環節造成高碳排放。
仿貝殼結構的創新材料
Loria 表示，這種新型材料的結構強度與一般砂相當，若投入實際應用，有潛力成為具負碳效益的可行替代品。
這項技術奠基於數十年前的科學突破，當時雖然已有關鍵發現，卻始終未能推動至實際規模化。早在 1980 年代末，研究人員便觀察到，只要對海水通電，當中天然存在的鈣與鎂離子就會轉化為固態礦物，這個過程稱為「礦物電沉積」（ mineral electrodeposition ）。該原理模仿了海洋生物製造貝殼與骨骼的方式，不同之處在於，科學家以電力取代了動物的代謝能量，人工驅動礦物結晶過程。
然而 Rotta Loria 指出，這項技術始終未能真正推廣。「雖然沉澱反應幾乎瞬間完成，但材料的成長速度過於緩慢，難以滿足建築工程所需的規模，」他在接受 Dezeen 採訪時坦言。
事實上，大氣中的二氧化碳每天都有一小部分會溶入海水，成為液體成分的一部分。
這些溶解的二氧化碳結合原本存在於海水中的離子，使得蛤蜊與牡蠣能夠形成貝殼。但根據 Loria 的說法，若要量產人工砂以全面取代傳統混凝土所需的天然砂，單靠自然條件遠遠不夠，必須額外注入大量二氧化碳。
為了提升產量並加快生長速度，Rotta Loria 的團隊將二氧化碳主動注入通電的海水中。在實驗室條件下，他們利用小型電極與電化學反應槽，在 30 天內成功培養出一顆直徑 9 公分的砂球，換算下來，每天增長約 0.3 公分。雖然速度尚稱緩慢，但 Rotta Loria 樂觀預估，隨著系統進一步優化，生產效率將可大幅提升。
建立碳循環的建材系統
在實驗中，Rotta Loria 使用了高純度、濃度達 99.9% 的二氧化碳氣體。他指出，這項技術理論上能處理來自各種來源的二氧化碳，但濃度越高，砂材生成的效率就越快。
二氧化碳可在水泥廠等排放源就地捕捉，再直接注入附近的電化學反應裝置中，轉化為可再利用、具永續性的建築材料。「我們對這項成果特別振奮，因為它讓二氧化碳的管理模式從線性轉為循環，」Rotta Loria 表示。
儘管團隊仍在優化工藝並降低生產成本，Rotta Loria 預估，這項技術可望在一年內推出具商業化潛力的產品。
混凝土長年被批評為高碳排的建材來源，相關永續領域早已對此問題多所警示。為了因應這類氣候挑戰，國際間逐步提出一系列具參考性的低碳混凝土定義，其中包括在 COP29 期間提出的多項標準化方向。在此之外，還有其他創新科學路徑正嘗試重塑混凝土的製程，例如科羅拉多大學的一項研究，即利用藻類作為製造過程中的生物催化劑，推動混凝土生產脫碳。
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