コンクリートの未来を変える「ジオポリマー」という選択肢

地球温暖化の8%を占めるセメント産業。ジオポリマーという新素材が建設業界に革命をもたらす可能性を探る。日本の建設業界への影響と課題を分析。

私たちの足元にあるコンクリート。その製造過程で排出される温室効果ガスが、実は全世界の8%を占めていることをご存じでしょうか。

セメント産業が抱える環境問題

コンクリートの主成分であるポルトランドセメントは、石灰石を約1,450度の高温で焼成して製造されます。この過程で大量の化石燃料が消費され、さらに石灰石（炭酸カルシウム）が石灰（酸化カルシウム）に変化する際に二酸化炭素が放出されます。

結果として、セメント1トンあたり0.5〜1トンの温室効果ガスが排出されています。排出量の40%は燃料燃焼、残りの60%は化学反応による直接排出です。

人口増加と都市化の進展により、世界のセメント需要は右肩上がりで増加しています。このままでは環境負荷はさらに深刻化するでしょう。

注目を集めているのが「ジオポリマー」という代替素材です。アルミニウムとケイ素を豊富に含む粘土状の材料に化学活性剤を混合し、室温でセメント様の構造を形成できます。

従来のセメントがカルシウム主体なのに対し、ジオポリマーはケイ素とアルミニウムが主成分。高温処理が不要なため、温室効果ガス排出量を大幅に削減できます。

原料も多様で、粘土、フライアッシュ、高炉スラグ、もみ殻灰、鉄鉱石廃棄物、建設廃材レンガなど、地域で入手可能な材料を活用できるのが特徴です。

ジオポリマーの強度と耐久性は従来セメントと同等以上。凍結融解サイクルへの耐性、耐熱性、耐火性も優秀です。

興味深いのは添加材による機能調整です。ポルトガルのアヴェイロ大学の研究では、コルク廃材を少量加えることで強度が最大2倍向上することが確認されています。

実用例として、2014年にオーストラリアのブリスベン・ウエスト・ウェルキャンプ空港が7万トンのジオポリマーコンクリートで建設され、二酸化炭素排出量を80%削減しました。

現在のジオポリマー市場は70億〜100億ドル規模で、アジア太平洋地域が最大の成長エリアです。年成長率10〜20%で推移し、2033年には約620億ドルに達すると予測されています。

しかし課題もあります。産業廃棄物の組成が一定でないため、標準化が困難。化学活性剤の製造コストと環境負荷、硬化時間の長さなどが挙げられます。

日本の建設業界にとって、この技術は大きな転換点となる可能性があります。高齢化による労働力不足が深刻化する中、環境配慮と効率性を両立する新素材への注目は高まるでしょう。

大林組や鹿島建設などの大手ゼネコンは既に環境配慮型建材の研究開発を進めており、ジオポリマー技術の導入も検討課題となっているはずです。