今天的冷知識:如果全球水泥工業是一個國家,它將是二氧化碳排放量第三大的實體。
對于這種無處不在的建筑材料,我們或許可以改變它糟糕的歷史數據。麻省理工學院的工程師提出了一種環保的水泥制造工藝。
目前,制造水泥的過程包括粉碎石灰石并將碎屑傾倒入窯中。然后,將小石塊與粘土混合,燃燒化石燃料將其烤至大約1500攝氏度。
單單燃燒的步驟,就會制造出大量的二氧化碳。同時,窯內發生的化學反應也會釋放出大量的有害氣體。所有過程中,碳排放量加起來簡直驚人。
麻省理工學院的工程師和材料科學家Chiang-Ming Chiang說:“今天生產的每1千克水泥,副產品是約1千克的二氧化碳?!?/p>
我們每天使用的水泥,相當于貢獻了約8%的全球溫室氣體排放量。
因此,該團隊打算不借助加熱的方式,轉而使用酸堿的化學作用將碳酸鈣轉化為氫氧化鈣。
為了使此過程盡可能的經濟,他們巧妙地利用了電解水的方法。
將兩個電極放入裝滿水的容器中,并通電,則水分子被分解成原子——在一個電極處形成氫氣,另一電極處形成氧氣。明顯地,制氧電極周圍的溶液將呈弱酸性,而制氫端將呈堿性。
將粉碎的石灰石放入此pH梯度容器中,碳酸鈣會在一端反應生成二氧化碳氣泡,而另一端會沉淀出氫氧化鈣固體顆粒。隨后,將剛制成的氫氧化鈣變成熟料,再把熟料變成可與水和沙子混合的灰色粉末,是一個非常簡單的過程。
當然,反應中仍然產生了二氧化碳,但它們并未被排放到環境中,從理論上講,制取過程中,它們相當容易收集和隔離。
無論如何,這比傳統工藝要環保得多——既沒有燃燒可怕的化石燃料,也沒有有害物質生成——額外的好處,還能得到氫氣和氧氣。
本質上,該工藝具有足夠的經濟潛力。
Chiang說:“在許多地區,可再生能源發電是當今成本*低的電力,其成本還在繼續下降?!?/p>
團隊粗略地估計了新工藝工業化之后的成本,計算表明,基于便宜的電價,像這樣的過程可能每噸僅需35美元。
老式的水泥生產成本每噸約28美元,所以環保工藝還未具有足夠的市場競爭力。
Chiang也同意:“這是重要的*步,但尚未完善?!?/p>
盡管如此,尋找綠色替代方案無疑具有更加長遠的意義。
這項研究發表在PNAS上。
本文譯自 sciencealert,由譯者 majer 基于創作共用協議(BY-NC)發布。
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