科學家們提出了一種新方法，通過用火山岩如玄武岩取代石灰石來製造水泥，他們表示這一轉變可能會顯著減少與世界上最髒的行業之一相關的排放。加州大學聖塔巴巴拉分校和 Brimstone Energy 的研究人員發現，富含鈣的硅酸鹽岩石可以用來生產波特蘭水泥，這是世界上最廣泛使用的建築材料，並且所需的能量較少，產生的二氧化碳遠低於傳統方法。目前水泥行業約佔全球温室氣體排放的 4.
4%，主要是因為在水泥生產過程中，加熱石灰石會釋放大量二氧化碳。該團隊認為，轉向硅酸鹽岩石可以從一開始就減少許多碳負擔。加州大學聖塔巴巴拉分校的地質學家 Jeff Prancevic 表示：「水泥在公眾心目中幾乎不被視為主要的氣候變化驅動因素，但水泥生產的二氧化碳排放量與全球所有乘用車相似。」研究人員計算出，使用硅酸鹽岩石製造的水泥所需的能量可能不到加工石灰石所需的 60%，同時減少的相關二氧化碳排放量超過 80%。
替代石灰石
傳統的波特蘭水泥生產依賴石灰石，因為它富含鈣且相對容易加工。但石灰石有一個主要缺點：它包含大量碳。Prancevic 説：「但石灰石有一半是二氧化碳，這在水泥生產過程中會釋放到大氣中。」目前的水泥製造需要將石灰石加熱到超過 1,500°C，以生產水泥的關鍵成分生石灰。在此過程中，岩石內部的二氧化碳會釋放到大氣中。研究人員估計，傳統生產過程每生產一公噸水泥大約會排放 500 公斤的二氧化碳，這不包括加熱過程本身產生的排放。
為了避免這一點，該團隊研究瞭如玄武岩和輝長巖等富含鈣的硅酸鹽岩石。與石灰石不同，這些岩石幾乎不含嵌入的碳，這使得水泥生產可以避免主要的排放來源。研究人員還檢查了這些岩石是否足夠支持全球水泥需求。通過使用地質圖，他們得出結論認為，玄武岩資源的豐富程度足以支持當前消耗水平下數十萬年的生產。Prancevic 説：「並非所有的玄武岩都易於開採，但數據表明，來自玄武岩的鈣幾乎是取之不盡的。」除了降低排放之外，研究人員表示，硅酸鹽岩石還可能釋放更廣泛的工業利益，因為它們在加工過程中可以回收金屬。根據該團隊的説法，玄武岩自然含有鐵和鋁，與鈣的比例與社會對水泥和鋼材生產的綜合需求相接近，這可能允許從相同的原料中獲得多種工業材料。研究人員發現，即使沒有過程優化，使用現有工業技術和平均電網電力，也仍然可以將二氧化碳排放量減少超過 25%，相比於標準的基於石灰石的生產。
儘管如此，轉型可能會面臨阻力，因為水泥行業是圍繞石灰石和超過一個世紀以來發展的波特蘭水泥標準進行了高度優化。Prancevic 表示：「建築行業是圍繞波特蘭水泥建立的，從設計到施工再到維護。」他補充道：「即使是微小的標準變化也會經過艱難的考慮，採納的速度也很慢。」研究人員表示，他們方法的一個優勢是仍然能夠生產標準的波特蘭水泥，使其能夠融入現有的供應鏈和建築實踐，而無需全新材料。
Prancevic 説：「這篇論文實際上是在呼籲其他研究人員實驗新技術，以加速水泥的脱碳過程，因為通過從不同的岩石中獲取鈣，有潛力解決一個與汽車一樣重大的氣候問題。」該研究發表在《通訊可持續性》期刊上。