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太阳能零碳水泥生产

在最近一期《化学通讯》上发表的一项研究中,弗吉尼亚州乔治华盛顿大学的一组研究人员解释了一种革命性的方法来制造释放零二氧化碳排放且成本更低的石灰水泥。

继燃煤发电之后,水泥制造是第二大温室气体排放者,因为水泥在现代生活中无处不在。

几乎所有的摩天大楼,桥梁和高速公路立交桥以及包括核电站在内的许多其他建筑物和结构都需要使用它。世界每年消耗约3万亿公斤水泥。

磅重,千克重,吨重,每10单位水泥将释放9单位二氧化碳。因此,对于我们为自己创造的日益不稳定的气候,这是一个巨大的问题。

水泥释放二氧化碳的两种方式中,将石灰与石灰石分离(脱碳,或除去石灰石中的碳原子和两个氧原子(CaCO3)以获得含CO2的石灰(CaO))占排放量的70% 。

另外30%是因为加热窑反应堆,燃烧化石燃料需要大量热量。

将使用太阳能。不仅可以加热石灰石,还可以帮助电解。这将产生不同的化学反应,而不会产生二氧化碳副产物。

在电解中,施加到石灰石上的电流会改变化学反应,因此根据反应温度的不同,石灰石不会分离成石灰和CO2,而是会分离成石灰以及碳和氧原子的某些其他组合。

在低于800°C的温度下电解时,熔融的石灰石形成石灰,C和O2。在高于800°C的温度下电解时,产品为石灰,CO和1 / 2O2。

它们的反应代替二氧化碳的副产物,产生有用的工业化学品。它们的一氧化碳副产物(在高温反应中)可用于制造燃料,提纯镍以及形成塑料和其他碳氢化合物。

这使得它比目前的石灰生产便宜,后者的成本为70美元/吨,因为可以出售一氧化碳。

研究人员的粗略分析显示,石灰石材料,太阳能和电的总成本为每吨石灰173美元和0.786吨一氧化碳(每吨石灰产生0.786吨一氧化碳)。

一氧化碳的市场价值为600美元/吨,即471美元/0.786吨。因此,出售一氧化碳后,石灰的生产成本实际上是负数。173美元-471美元=减去每吨298美元。

无碳排放。便宜的。更好的是,它具有广泛的应用。

科学家们说,利用这项技术,几乎所有其他最重的排放源都可以消除其温室气体问题。

(在其他行业中,这些工业过程包括净化铁和铝,制造玻璃,纸张,糖和农业,清洁烟囱,软化水以及从污水中去除磷酸盐。)

下一步将是简单地扩大相当简单的商业化过程。乔治华盛顿大学化学教授合着的Stuart Licht对Phys.org说:“尽管过程本身是全新的,但其中的个别组件(太阳能塔,以熔融盐储存太阳能的24/7操作)已经到位。太阳能可以用来高效地生产不含二氧化碳的产品,并且太阳能的效率要高于光伏产品。”

时机完美:新兴的亚洲即将建设21世纪的新巨型城市。并准备好过热的太阳能热能:Halotechnics熔融玻璃蓄热装置可能意味着6分太阳能。

利希特说:“仅在电解过程中,即使没有太阳能,也要使用化石热源。”仍然没有二氧化碳产品,但二氧化碳将被用于驱动过程。

Stuart Licht等。“ STEP水泥:在不产生二氧化碳的情况下,光热法生产CaO。”化学社区,DOI:10.1039 / C2CC31341C

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