拆分水制造水泥 清理骯臟的工業(yè)
關于氣候變化的行動一直側重于電網和我們的運輸系統(tǒng)，但這里還存在其他障礙，即零溫室氣體排放世界。農業(yè)和森林砍伐是主要障礙，但水泥也是如此。
產生這個不起眼，灰色，無處不在的建筑材料實際上占全球CO2的約8%的排放。燒成此過程所需的窯是非常能量密集的，但該過程本身也釋放CO2從它的起始原料。混凝土中的主要成分是氧化鈣，它來自石灰石(CaCO3) - 并且留下CO2作為副產物。
這意味著，有兩個問題需要解決：水泥制造過程中需要在清潔能源上運行，和CO2被釋放必須以某種方式捕獲。由麻省理工學院的Leah Ellis領導的一項新研究概述了一個可以在兩者上取得進展的選擇。
水泥和碳
他們用電來分解水，而不是燃燒燃料來將煅燒爐加熱到大約900°C(需要從CaCO3中釋放出氧化鈣)。電解需要水并產生純氫氣和氧氣，但如果你在混合物中加入一些CaCO3，它會同時變成氫氧化鈣。雖然那不是氧化鈣，但很容易將兩者轉換成氧化鈣。
其中主要類型的水泥稱為波特蘭水泥，它是通過在更高的溫度下在窯中將氧化鈣與二氧化硅結合而形成的。研究人員用他們制作的氫氧化鈣進行了這項研究，結果發(fā)現它的作用相同。
當然，這是在實驗室燒瓶中而不是在工業(yè)規(guī)模上完成的，但團隊發(fā)現他們的水分解過程有效且純凈的結果。但是該過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釋放的CO2。
請記住，這個過程始于分解水，產生氫氣和氧氣，這兩者都可以用來為窯加熱步驟供電。在燃燒化石燃料時可以添加純氧以更有效地燃燒，這也將消除氮氧化物副產物(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。幸運的是，在水分解步驟中產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
因為CO2在此過程中直接產生比更集中與氧氣捕獲CO2只有正常混合會比在常規(guī)水泥植物更容易和更便宜。如果使用氫氣和氧氣，CO2將最終進一步凈化。更重要的是，一開始使用的水理論上最終都可以重新捕獲，因為用氧氣燃燒氫氣再次產生水，窯加熱過程將釋放其余的水。
研究人員無法估計明天設置和運行這種設計的水泥廠的實際成本，但他們確實運行了能源使用的數字。水分解過程確實比傳統(tǒng)的燃煤加熱過程需要多30%的能量，這意味著您需要一些非常便宜的電力。目前的煤炭價格略低于每千瓦時2美分，這與美國內陸的風力渦輪機今天的價格相比具有成本競爭力。
那是，如果你不試圖捕捉你的CO2，雖然。對于這個過程而言，碳捕獲的成本應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舒適的利潤率擊敗燃煤電廠。
研究人員將這個實驗室實驗描述為概念驗證，并且需要做大量的工作才能設計出能夠大規(guī)模完成所有這些工作的實際工廠。但即便如此，它表明無排放水泥遠非無法解決的挑戰(zhàn)。
編輯：余婷
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