PFI-TT: Commercialization of Low-Carbon Concrete Blocks at Scale

PFI-TT:低碳混凝土砌块的大规模商业化

基本信息

  • 批准号:
    2234543
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 25万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-03-15 至 2024-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The broader impact/commercial potential of this Partnerships for Innovation - Technology Translation (PFI-TT) project is to develop a novel cement material that has higher performance and lower environmental impact than conventional materials made from ordinary Portland cement. Cement manufacturing produces 8% of total global carbon dioxide (CO2) emissions. Hence, there is a need to find alternative chemistries for this vital building material to reduce gas emissions. This project has three goals, the first one involves determining how to produce these novel formulations in large scale and in a factory instead of on laboratory benches. The second goal relates to the understanding of how feedstock availability and manufacturing capacity can meet market demands for commercialization. Finally, the third goal will allow the understanding of the safety of the new materials. These research, scalability and implementation questions will be answered in collaboration with an industrial partner, which is one of the leading makers of concrete block in the United States. In addition to the technical and commercialization benefits, this project will also train students to become leaders and entrepreneurs.The proposed project seeks to develop a minimum viable product consisting of a low-carbon high-performance concrete block. The materials will resemble ancient Roman cements in chemical composition but with a much higher carbon uptake potential. Collaborative research with a corporate partner will enable the refinement of material formulations and curing processes for manufacturability. Specifically, this project will examine the use of blended cements to improve CO2 permeability, use of sodium bicarbonate salts to cure from within, and harness the role of trace metals additives in the slag to enhance the strength of the material. A quantitative sustainable design model will be developed and used to identify important parameters for the selection of the materials to reduce carbon emissions. The ultimate goal of the project is to make a concrete block prototype with a compressive strength of 15 MPa and a carbon uptake (net negative) potential of 1 kg CO2 per cement block for under $5. The current conventional concrete block has a compressive strength of 12 MPa and carbon emissions (net positive) of 5 kg CO2 per cement block for around $2. It is expected, upon successful completion of the project, that the new material will have a superior performance compared to the currently available materials that will offset the lower cost of the current material.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
这一创新-技术转化伙伴关系(PFI-TT)项目的更广泛影响/商业潜力是开发一种新型水泥材料,该材料具有比普通波特兰水泥制成的传统材料更高的性能和更低的环境影响。水泥制造业产生的二氧化碳排放量占全球总排放量的8%。因此,有必要为这种重要的建筑材料寻找替代化学物质来减少气体排放。该项目有三个目标,第一个目标是确定如何在工厂而不是在实验室工作台上大规模生产这些新配方。第二个目标涉及了解原料供应和制造能力如何才能满足商业化的市场需求。最后,第三个目标将使人们能够了解新材料的安全性。这些研究、可扩展性和实施问题将与一个工业合作伙伴合作回答,该工业合作伙伴是美国领先的混凝土砌块制造商之一。除了技术和商业化的好处,这个项目还将培养学生成为领导者和企业家。拟议的项目寻求开发最低限度的可行产品,包括低碳高性能混凝土砌块。这种材料将在化学成分上类似于古罗马水泥,但具有更高的碳吸收潜力。与企业合作伙伴的合作研究将有助于改进材料配方和固化工艺,以实现可制造性。具体地说,该项目将研究使用混合水泥来改善二氧化碳渗透性,使用碳酸氢钠从内部固化,并利用炉渣中微量金属添加剂的作用来提高材料的强度。将开发一个量化的可持续设计模型,并用于确定用于选择减少碳排放的材料的重要参数。该项目的最终目标是以低于5美元的价格制造一个抗压强度为15兆帕、每个水泥砌块的二氧化碳吸收(净负)潜力为1公斤的混凝土砌块原型。目前的传统混凝土砌块的抗压强度为12兆帕,每个水泥砌块的碳排放(净正)为5公斤二氧化碳,成本约为2美元。预计该项目成功完成后,与现有材料相比,新材料将具有更好的性能,这将抵消当前材料的较低成本。该奖项反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的智力优势和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Coprecipitation of Crystalline Calcium Silicates and Carbonates from the Hydrothermal Reaction of Pseudowollastonite
  • DOI:
    10.1021/acssuschemeng.3c05110
  • 发表时间:
    2024-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Coleman Tolliver;Suzanne Nguyen;Kimmie Mae Dela Cerna;Rachel McNamara;E. Opila;A. Clarens
  • 通讯作者:
    Coleman Tolliver;Suzanne Nguyen;Kimmie Mae Dela Cerna;Rachel McNamara;E. Opila;A. Clarens
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  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.8
  • 作者:
    D. K. Ting;Britt Bailey;F. Scheuermeyer;Devin Harris;T. Chan
  • 通讯作者:
    T. Chan
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  • DOI:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    E. Li;Jennifer Marrandino;S. Marshall;Devin Harris;R. Slavik;S. Gorman
  • 通讯作者:
    S. Gorman
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医生领导力发展对行为和工作相关变化的影响
  • DOI:
  • 发表时间:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    Devin Harris

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  • 资助金额:
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知道了