绿色水泥 - 无排放生产方法

在新方法中使用的基本化学反应的证明中，电解在中性水中进行。染料显示酸（粉红色）和碱（紫色）在正极和负电极处产生。该方法的变化可用于将碳酸钙（CaCO 3）转化为氢氧化钙（Ca（OH）2），然后可以用于制造波特兰水泥而不产生任何温室气体排放。水泥生产目前导致全球碳排放量的8％。

众所周知，水泥生产 - 世界领先的建筑材料 - 是温室气体排放的主要来源，占所有这些发布的8％。如果水泥生产是一个国家，那将是世界第三大发射器。

麻省理工学院的一支研究人员已经提出了一种制造能够完全消除这些排放的材料的新方法，并且甚至可以在该过程中制作其他有用的产品。

在MIT材料科学与工程的Kyocera教授的杂志中的Pna杂志中，在2019年Septemeber 16,2019中报告了调查结果，MIT Postdoc Leelh Ellis，研究生Andres Badel等。

“大约1公斤二氧化碳被释放为今天的每公斤水泥，”蒋说。当今每年生产的水泥和二氧化碳排放量增加了3至4千兆吨（数十亿吨），并预计将增长该金额。他说，全球建筑物的数量预计将增加2060年，相当于“每30天建造一个新的纽约市”。商品现在非常便宜：它每公斤仅花费约13美分，他说这比瓶装水便宜。

因此，找到减少材料的碳排放的方法是一个真正的挑战，而不使其过于昂贵。蒋和他的团队已经花了去年寻找替代方法，并击中使用电化学过程来取代当前化石燃料依赖的系统。

普通波特兰水泥，最广泛使用的标准品种，是通过磨削石灰石制造的，然后用砂和粘土烹饪，在高温下，通过燃烧煤生产。该方法以两种不同的方式产生二氧化碳：从煤的燃烧，以及在加热过程中从石灰石释放的气体。这些中的每一个对总排放产生大致相等的贡献。蒋说，新进程将消除或大幅减少两个来源。虽然他们已经证明了实验室的基本电化学过程，但该过程需要更多的工作来扩展到工业规模。

首先，新方法可以消除化石燃料对加热过程的使用，从干净，可再生源产生的电力替代电力。“在许多地理位置中，可再生电力是我们今天所拥有的最低价电力，其成本仍在滴下，”蒋说。此外，新工艺生产相同的水泥产品。该团队意识到，试图为新型水泥接受验收 - 许多研究团体以不同方式追求的东西 - 考虑到了世界各地的材料以及愿意建设者如何尝试如何追求新的，相对未经证实的材料。

新的流程中心关于使用电解柜，许多人作为高中化学类别的一部分遇到的东西，其中电池在一杯水中钩住两个电极，从一个电极和气泡产生氧气的气泡当电力将水分子分成它们的组分原子中，来自另一个的氢气。重要的是，电解柜的氧不变电极产生酸，而氢不变电极产生碱。

在新方法中，将粉碎的石灰石溶解在一个电极的酸中，并且释放高纯度二氧化碳，而氢氧化钙，通常称为石灰，沉淀为另一个固体。然后可以在另一步骤中加工氢氧化钙以产生水泥，这主要是硅酸钙。

然后，可以容易地隔离二氧化碳，以纯的浓缩物流的形式，利用以产生增值产品，例如液体燃料，以替代汽油，或用于诸如碳酸饮料中的应用诸如碳酸储存和甚至在碳酸盐饮料中的应用干冰。蒋说，结果是，没有二氧化碳从整个过程中释放到环境中。相比之下，从常规水泥厂发出的二氧化碳高度污染氮氧化物，硫氧化物，一氧化碳和其他材料，使其成为“磨砂”来使二氧化碳可行。

计算表明，在该过程中还发出的氢气和氧可以重新组合，例如在燃料电池中，或燃烧以产生足够的能量以燃料，以燃料整个过程，但除了水蒸气之外。

在实验室演示中，该团队进行了所需的关键电化学步骤，从碳酸钙生产石灰，但在小规模上。该过程看起来有点像摇动雪球，因为它在玻璃容器内产生了一系列悬浮的白色颗粒，因为石灰沉淀出溶液。

虽然该技术很简单，但原则上可以轻松扩大，典型的水泥厂每年生产约700,000吨材料。“你如何穿透这样的行业，然后踏上门？”撰稿人的领先作者询问埃利斯。她说，一种方法是尝试一次只替换过程的一个部分，而不是整个系统一次，并以逐步的方式逐步添加其他部分。

蒋说，初步提出的制定的制度是“不是因为我们必然认为我们有确切的战略”，“但让人们在电化学部门开始思考这一点，”来了有新的想法。“这是一个重要的第一步，但尚未成为一个完全发达的解决方案。”

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该研究部分由Skolkovo科学与技术研究所支持。

参考：“朝着水泥 - 一种基于电解器的电化学合成的基于电解质的方法，用于在生产有用的气流的同时”通过Leah D. Ellis，Andres F. Badel，Miki L. Chiang，Richard J.-Y。公园，尚明蒋，2019年9月16日，国家科学院的诉讼程序.DOI：
10.1073 / pnas.1821673116