@ 2019.09.30 , 08:00

MIT发明了更环保的水泥生产工艺

今天的冷知识:如果全球水泥工业是一个国家,它将是二氧化碳排放量第三大的实体。

对于这种无处不在的建筑材料,我们或许可以改变它糟糕的历史数据。麻省理工学院的工程师提出了一种环保的水泥制造工艺。

目前,制造水泥的过程包括粉碎石灰石并将碎屑倾倒入窑中。然后,将小石块与粘土混合,燃烧化石燃料将其烤至大约1500摄氏度。

单单燃烧的步骤,就会制造出大量的二氧化碳。同时,窑内发生的化学反应也会释放出大量的有害气体。所有过程中,碳排放量加起来简直惊人。

麻省理工学院的工程师和材料科学家Chiang-Ming Chiang说:“今天生产的每1千克水泥,副产品是约1千克的二氧化碳。”

我们每天使用的水泥,相当于贡献了约8%的全球温室气体排放量。

因此,该团队打算不借助加热的方式,转而使用酸碱的化学作用将碳酸钙转化为氢氧化钙。

为了使此过程尽可能的经济,他们巧妙地利用了电解水的方法。

将两个电极放入装满水的容器中,并通电,则水分子被分解成原子——在一个电极处形成氢气,另一电极处形成氧气。明显地,制氧电极周围的溶液将呈弱酸性,而制氢端将呈碱性。

将粉碎的石灰石放入此pH梯度容器中,碳酸钙会在一端反应生成二氧化碳气泡,而另一端会沉淀出氢氧化钙固体颗粒。随后,将刚制成的氢氧化钙变成熟料,再把熟料变成可与水和沙子混合的灰色粉末,是一个非常简单的过程。

当然,反应中仍然产生了二氧化碳,但它们并未被排放到环境中,从理论上讲,制取过程中,它们相当容易收集和隔离。

无论如何,这比传统工艺要环保得多——既没有燃烧可怕的化石燃料,也没有有害物质生成——额外的好处,还能得到氢气和氧气。

本质上,该工艺具有足够的经济潜力。

Chiang说:“在许多地区,可再生能源发电是当今成本最低的电力,其成本还在继续下降。”

团队粗略地估计了新工艺工业化之后的成本,计算表明,基于便宜的电价,像这样的过程可能每吨仅需35美元。

老式的水泥生产成本每吨约28美元,所以环保工艺还未具有足够的市场竞争力。

Chiang也同意:“这是重要的第一步,但尚未完善。”

尽管如此,寻找绿色替代方案无疑具有更加长远的意义。

这项研究发表在PNAS上。

本文译自 sciencealert,由译者 majer 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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