碳排放居首的水泥制造業(yè)如何脫碳生產？

近日，美國國家科學基金會和美國能源部資助伊利諾伊大學芝加哥分校，以研究水泥脫碳生產。

 

目前，伊利諾伊大學芝加哥分校的化學工程師正在研究如何減少水泥生產過程中碳排放的新方法。

 

水泥是使用最廣泛的建筑材料之一，但其生產過程中產生的二氧化碳占到全球二氧化碳排放量的8%，是應對氣候變化的重大挑戰(zhàn)之一。盡管目前人們正在努力研究可再生能源和新的水泥生產方法，但尚未有明確的水泥行業(yè)碳中和制造路徑。在美國國家科學基金會和美國能源部的共同資助下，伊利諾伊大學芝加哥分校、威斯康星大學麥迪遜分校和賓夕法尼亞州立大學等研究人員正進一步研究水泥脫碳生產。

 

“二氧化碳排放是一個全球性問題，如果你看一下所有的工業(yè)過程，并按產生二氧化碳的程度由高到低排名，水泥制造業(yè)是排在第一位的。” 伊利諾伊大學芝加哥分校工程學院化學工程助理教授Meenesh Singh說，“我們無法停止使用水泥，因為水泥對建造建筑、基礎設施、道路和許多其他領域至關重要。”

 

美國能源部將為前述研究團隊提供一筆230萬美元的資金，用于支持開發(fā)一種負碳材料，以替代硅酸鹽水泥。硅酸鹽水泥是最常見的水泥類型之一。研究人員表示，希望把目前廣泛使用的、碳密集型的水泥材料變?yōu)樘疾东@系統(tǒng)。

 

前述研究團隊使用一種被稱為分布式直接空氣碳捕獲的方法，從空氣中捕獲碳，并利用捕獲的碳，將工業(yè)礦物廢料（如煤灰）快速碳化，使其轉化為可回收利用的硅酸鹽水泥替代品。

 

“我們正在研究利用一種廢棄材料，然后將其制成一種可澆注的、類似水泥的材料，這種材料不僅不會釋放二氧化碳，實際上還可以捕獲碳。” Singh說道。目前，研究人員正在開發(fā)一種高通量系統(tǒng)，以測試不同類型和水平的化學品，并適用于各種廢棄材料。

 

美國國家科學基金會則向伊利諾伊大學芝加哥分校、威斯康辛大學麥迪遜分校和劉易斯堡學院資助了190萬美元，以支持開發(fā)一種可持續(xù)生產氫氧化鈣的方法，氫氧化鈣是制造水泥的關鍵成分。

 

目前研究人員正在開發(fā)的相關工藝被稱為LoTECH，即低溫氫氧化鈣工藝。其利用低溫氨循環(huán)從碾碎的混凝土和煤灰等工業(yè)廢料中生產氫氧化鈣。Sigh表示，通過這一工藝，水泥可以在小型、分散的便攜式裝置中制成混凝土。LoTECH系統(tǒng)還具有縮短混凝土行業(yè)供應鏈和促進可持續(xù)發(fā)展的潛力。“你可以把這看作是一個閉環(huán)的、模塊化的過程。這個裝置可以放在卡車的后面，通過收集工業(yè)廢料，然后當場生產新的水泥。”

 

此外，可持續(xù)氫氧化鈣可以取代傳統(tǒng)使用的石灰石，這為消除石灰石的熱分解反應，快速降低現(xiàn)有水泥行業(yè)50%以上的碳排放提供了一種可行方法。