混凝土中使用的水泥的生产是温室气体排放的主要来源，这就是为什么一些人试图用粉煤灰来代替它。一项新的技术使粉煤灰本身更加环保，从而使混凝土更加绿色和坚固。在生产广泛使用的波特兰式水泥时，钙和其他成分必须被加热到非常高的温度。据估计，产生这种热量的过程要对所有人为的二氧化碳排放的5%至8%负责。

考虑到这个问题，科学家们已经尝试用粉煤灰代替混凝土混合物中的一些水泥（其他成分是沙子和/或砾石以及水）。

粉煤灰是煤炭燃烧后留下的废物，虽然它的质量与水泥相似，但它也含有有毒的重金属。如果将含有这种灰的混凝土用于道路或人行道，这些重金属可能会逐渐渗出并进入周围环境。

为了解决这一缺陷，德克萨斯州莱斯大学的科学家们开发了一种工艺，首先将粉煤灰与导电的碳黑粉末混合。

利用一种被称为闪电焦耳加热的技术，然后将该混合物放在两个铜或石墨电极（与一个电容器相连）之间，向该材料提供一个短的电脉冲。该电流的应用使该混合物迅速加热到大约3000 ºC（5432 ºF）的温度，导致重金属蒸发成蒸汽，并在一个真空室中被捕获并回收。

"通过使用这种方法，我们可以以非常高的效率消除粉煤灰中的重金属，"该研究的共同第一作者、博士后研究助理邓冰说。"对于不同的重金属，如砷、镉、钴、镍和铅，去除效率在短短一秒钟内就能达到70%至90%。"

研究主要作者孟伟（左）和邓冰，与使用净化粉煤灰制作的混凝土样品 Gustavo Raskosky/Rice大学

作为一个额外的好处，用净化后的粉煤灰制作的混凝土也比用纯水泥制作的混凝土更坚固。更具体地说，当科学家们用粉煤灰取代混凝土混合物中30%的水泥时，发现所得的混凝土比对照样品强51%，弹性高28%。

"这对结构工程和建筑业非常有意义，因为可以用更少的水泥建造更强大的结构，"另一位共同第一作者、博士后研究助理孟伟说。

关于这项研究的论文最近发表在《通信工程》杂志上。