バイオチャー改質コンクリート：フレッシュ特性と力学特性のレビュー

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

🔬研究者:Researchers should note the identified gaps: feedstock-property relationships and long-term durability data are critical for advancing biochar concrete.

🏢実務担当者:Construction firms can explore biochar as a low-carbon SCM with potential cost benefits, but must wait for standardized mix designs and durability validation.

🏛政策担当者:Policymakers should consider supporting standards and incentives for biochar concrete as a carbon removal technology in building codes.

建設セクターは、世界で最も差し迫った課題の中心に位置している。建設業界は世界の炭素排出の主要な貢献者の一つであり、エネルギー関連CO₂排出量の約40%を占め、セメント生産だけで世界全体の排出量の約8%を担っている。脱炭素化への圧力が高まる中、このセクターは、普通ポルトランドセメント（OPC）を部分的に代替しつつ、構造性能を維持または向上させることができる代替材料である混和材（SCMs）へと注目を集めている。 本レビューは、そのような代替材料の一つとしてバイオ炭を検討する。バイオ炭は、酸素制限条件下でのバイオマスの熱化学変換によって生成される、炭素を豊富に含む高多孔質材料である。バイオ炭を従来のSCMsと区別する点は、真にカーボンネガティブであり得る可能性である。すなわち、排出を単に削減するだけでなく、硬化コンクリート内に大気中の炭素を積極的に隔離することができ、2050年までのネットゼロ建設に向けた世界的な取り組みにとって戦略的に重要な材料となっている。 本論文は、最近の広範な実験文献を基に、バイオ炭の生成（熱分解（300–800°C）、ガス化（700°C以上）、または水熱炭化（180–250°C））からセメント系材料におけるその性能に至るまでの過程を体系的に追跡する。検討される主要な物理化学的特性には、粒子径、多孔度、比表面積（BET法による5–400 m²/g）、元素組成、pH、および表面官能基が含まれ、これらすべてがバイオ炭とセメントマトリックスとの相互作用を左右する。実験的証拠は有望である。最適な置換率（一般的にセメント重量の1%から5%の間）では、バイオ炭は一貫して圧縮強度を最大18.5%向上させ、主に内部養生、細孔の微細化、およびセメント水和の促進を通じて曲げ性能を向上させる。より高い置換率はフレッシュコンクリートのワーカビリティを低下させるが、この影響は高性能減水剤の最適化によって効果的に管理できる。 機械的性能を超えて、バイオ炭のCO₂吸着能と長期的な炭素固定能は、フライアッシュやシリカフュームなどの確立されたSCMsとは一線を画し、その潜在的な応用範囲を断熱材、耐火複合材料、およびエネルギー効率の高い建築外皮にまで拡張する。 バイオ炭の特性は、原料の種類と熱分解条件によってかなり異なり、研究間の一般化を困難にしている。長期的な耐久性データは限られており、この分野には依然として標準化された調合設計プロトコルと品質基準が欠けている。本レビューはこれらのギャップを明確に示し、バイオ炭を実験室での可能性から主流の持続可能な建設実践へと移行させるために最も重要な研究方向性を特定する。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

The construction sector sits at the heart of one of the world's most pressing the construction industry is one of the leading contributors to global carbon emissions, accounting for approximately 40% of energy-related CO₂ output, with cement production alone responsible for nearly 8% of total worldwide emissions. Facing mounting pressure to decarbonize, the sector has turned increasing attention toward supplementary cementitious materials (SCMs) — alternatives that can partially replace ordinary Portland cement (OPC) while preserving, or even improving, structural performance. This review examines bio char as one such alternative — a carbon-rich, highly porous material produced through the thermochemical conversion of biomass under oxygen-limited conditions. What sets bio char apart from conventional SCMs is its potential to be genuinely carbon-negative: rather than merely reducing emissions, it can actively sequester atmospheric carbon within hardened concrete, making it a strategically important material for the global push toward net-zero construction by 2050. Drawing on a broad body of recent experimental literature, the paper systematically traces bio char’s journey from production — through pyrolysis (300–800°C), gasification (above 700°C), or hydrothermal carbonization (180–250°C) — to its performance in cementitious systems. Key physicochemical characteristics examined include particle size, porosity, specific surface area (5–400 m²/g by BET), elemental composition, pH, and surface functional groups, all of which govern how bio char interacts with the cement matrix. The experimental evidence is encouraging. At optimum replacement levels — generally between 1% and 5% by weight of cement — bio char consistently improves compressive strength by up to 18.5% and enhances flexural performance, primarily through internal curing, pore refinement, and accelerated cement hydration. Higher replacement levels reduce fresh concrete workability, but this effect can be effectively managed through superplasticizer optimization. Beyond mechanical performance, bio char’s capacity for CO₂ adsorption and long-term carbon locking distinguishes it from established SCMs such as fly ash and silica fume, and extends its potential applications to thermal insulation, fire-resistant composites, and energy-efficient building envelopes. Bio char properties vary considerably depending on feedstock type and pyrolysis conditions, making cross-study generalization difficult. Long-term durability data are limited, and the field still lacks standardized mix design protocols and quality benchmarks. This review maps these gaps clearly and identifies the research directions most critical for bringing bio char from laboratory promise into mainstream sustainable construction practice.

• semanticscholar https://doi.org/10.9734/jsrr/2026/v32i64244first seen 2026-06-29 07:28:57 · last seen 2026-09-22 05:13:13