拆分水制造水泥 清理骯臟的工業(yè)
關(guān)于氣候變化的行動(dòng)一直側(cè)重于電網(wǎng)和我們的運(yùn)輸系統(tǒng)，但這里還存在其他障礙，即零溫室氣體排放世界。農(nóng)業(yè)和森林砍伐是主要障礙，但水泥也是如此。
產(chǎn)生這個(gè)不起眼，灰色，無(wú)處不在的建筑材料實(shí)際上占全球CO2的約8%的排放。燒成此過(guò)程所需的窯是非常能量密集的，但該過(guò)程本身也釋放CO2從它的起始原料。混凝土中的主要成分是氧化鈣，它來(lái)自石灰石(CaCO3) - 并且留下CO2作為副產(chǎn)物。
這意味著，有兩個(gè)問(wèn)題需要解決：水泥制造過(guò)程中需要在清潔能源上運(yùn)行，和CO2被釋放必須以某種方式捕獲。由麻省理工學(xué)院的Leah Ellis領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)新研究概述了一個(gè)可以在兩者上取得進(jìn)展的選擇。
水泥和碳
他們用電來(lái)分解水，而不是燃燒燃料來(lái)將煅燒爐加熱到大約900°C(需要從CaCO3中釋放出氧化鈣)。電解需要水并產(chǎn)生純氫氣和氧氣，但如果你在混合物中加入一些CaCO3，它會(huì)同時(shí)變成氫氧化鈣。雖然那不是氧化鈣，但很容易將兩者轉(zhuǎn)換成氧化鈣。
其中主要類型的水泥稱為波特蘭水泥，它是通過(guò)在更高的溫度下在窯中將氧化鈣與二氧化硅結(jié)合而形成的。研究人員用他們制作的氫氧化鈣進(jìn)行了這項(xiàng)研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)它的作用相同。
當(dāng)然，這是在實(shí)驗(yàn)室燒瓶中而不是在工業(yè)規(guī)模上完成的，但團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)他們的水分解過(guò)程有效且純凈的結(jié)果。但是該過(guò)程仍然需要用于該窯加熱步驟的能量源 - 并且仍然存在由反應(yīng)釋放的CO2。
請(qǐng)記住，這個(gè)過(guò)程始于分解水，產(chǎn)生氫氣和氧氣，這兩者都可以用來(lái)為窯加熱步驟供電。在燃燒化石燃料時(shí)可以添加純氧以更有效地燃燒，這也將消除氮氧化物副產(chǎn)物(其也是溫室氣體)?；蛘呖梢源嫒紵龤錃夂脱鯕?，完全取代化石燃料。幸運(yùn)的是，在水分解步驟中產(chǎn)生的氫和氧的量大致是為窯加熱提供燃料的合適量。
易于捕捉
因?yàn)镃O2在此過(guò)程中直接產(chǎn)生比更集中與氧氣捕獲CO2只有正?；旌蠒?huì)比在常規(guī)水泥植物更容易和更便宜。如果使用氫氣和氧氣，CO2將最終進(jìn)一步凈化。更重要的是，一開(kāi)始使用的水理論上最終都可以重新捕獲，因?yàn)橛醚鯕馊紵龤錃庠俅萎a(chǎn)生水，窯加熱過(guò)程將釋放其余的水。
研究人員無(wú)法估計(jì)明天設(shè)置和運(yùn)行這種設(shè)計(jì)的水泥廠的實(shí)際成本，但他們確實(shí)運(yùn)行了能源使用的數(shù)字。水分解過(guò)程確實(shí)比傳統(tǒng)的燃煤加熱過(guò)程需要多30%的能量，這意味著您需要一些非常便宜的電力。目前的煤炭?jī)r(jià)格略低于每千瓦時(shí)2美分，這與美國(guó)內(nèi)陸的風(fēng)力渦輪機(jī)今天的價(jià)格相比具有成本競(jìng)爭(zhēng)力。
那是，如果你不試圖捕捉你的CO2，雖然。對(duì)于這個(gè)過(guò)程而言，碳捕獲的成本應(yīng)該不如燃煤電廠的成本低一半，從而使總體成本能夠以一個(gè)舒適的利潤(rùn)率擊敗燃煤電廠。
研究人員將這個(gè)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)描述為概念驗(yàn)證，并且需要做大量的工作才能設(shè)計(jì)出能夠大規(guī)模完成所有這些工作的實(shí)際工廠。但即便如此，它表明無(wú)排放水泥遠(yuǎn)非無(wú)法解決的挑戰(zhàn)。
編輯：余婷
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