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美國科學(xué)家正在顛覆水泥生產(chǎn)技術(shù)，不粉碎，不加熱，在常溫下就能生產(chǎn)出質(zhì)量更優(yōu)的水泥，或成為人類應(yīng)對(duì)氣候變暖的關(guān)鍵之一。 水泥是我們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡慕ㄖ牧希阋?，?jiān)固，耐用，是全球建筑和基礎(chǔ)設(shè)施的基礎(chǔ)。全球每年要生產(chǎn)約40億噸水泥，產(chǎn)生大量的二氧化碳排放，約占全球總排放的8%，成為地球氣候暖化的主要原因之一。 這是因?yàn)閭鹘y(tǒng)的水泥生產(chǎn)方法，需要開采石灰石、頁巖、粘土等，用破碎機(jī)或錘式磨粉機(jī)多次粉碎磨成細(xì)粉，送入爐中在1450℃的高溫下用化石燃料煅燒，然后再快速冷卻，加入控制凝固時(shí)間的不同比例石膏進(jìn)行碾磨，最終生產(chǎn)出我們最常用的波特蘭水泥。
你很容易就看出來了，在這個(gè)過程中的各個(gè)環(huán)節(jié)，都會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳，所以才會(huì)占據(jù)觸目驚心的人類碳排放8%。 為了應(yīng)對(duì)氣候變化挑戰(zhàn)，尋找一種低碳或無碳的水泥制造方法，美國麻省理工學(xué)院著名材料學(xué)教授蔣業(yè)明和加拿大33歲的女化學(xué)家利亞·埃利斯，共同成立了一家名為Sublime Systems的公司，研究利用電化學(xué)工藝來制造水泥的方法。 經(jīng)過多年的努力，他們終于開發(fā)出了用電解器代替最耗能的窯爐，在常溫下從各種豐富的鈣源制造水泥的方法，從而避免了使用化石燃料，以及從石灰石中釋放二氧化碳。 那么，他們是如何做到這一點(diǎn)的呢？
他們將易于獲取的石灰石、石膏、海藻酸鈣等鈣源，不經(jīng)預(yù)處理或粉碎就放入水中，然后通上電進(jìn)行電解，讓鈣離子從溶液中析出，沉積在電極上。之后他們將鈣與其他成分混合，形成一種可直接替代現(xiàn)有混凝土配方中的水泥材料。這種材料具有與今天的波特蘭水泥相同或更好的強(qiáng)度、坍落度和耐久性。 這種工藝相對(duì)于傳統(tǒng)的水泥制造方法，具有4個(gè)優(yōu)勢(shì)： 一是可以顯著降低水泥制造的碳排放，是第一個(gè)既消除了石灰石排放，又消除了高溫燃燒過程中化石燃料排放的水泥生產(chǎn)工藝。
二是可以利用低成本的可再生能源，如風(fēng)能或太陽能來驅(qū)動(dòng)電化學(xué)反應(yīng)，它不僅可以降低能源消耗和成本，還可以提高能源效率和利用率。 三是可以提高水泥的質(zhì)量和性能，因?yàn)樗梢允褂酶鞣N鈣源，而不受原料的限制，生產(chǎn)出來的水泥也與傳統(tǒng)水泥兼容，無需改變現(xiàn)有的混凝土配方或設(shè)備。 四是這種材料可直接用于建筑和基礎(chǔ)設(shè)施等領(lǐng)域，無需對(duì)混凝土攪拌機(jī)或輸送設(shè)備進(jìn)行任何改造。 Sublime Systems公司已在2022年建成了百噸級(jí)的試點(diǎn)工廠，希望在今年年底前能夠?qū)a(chǎn)品提供給合作伙伴，并開始建設(shè)年產(chǎn)3萬噸的示范工廠。該公司已獲得東南亞最大水泥生產(chǎn)商皇象水泥等戰(zhàn)略投資者的支持，并與他們簽署了預(yù)購協(xié)議，這意味著他們的水泥已獲得了市場(chǎng)的一定認(rèn)可和需求。
Sublime Systems公司聲稱這種水泥具有低碳和低能耗的雙重優(yōu)勢(shì)，其目標(biāo)是在2025年之前將每噸水泥的成本降低到100美元以下，從而較傳統(tǒng)水泥更具競爭力。 埃利斯說：“我們的使命是對(duì)氣候變化產(chǎn)生迅速而巨大的影響?！?/p> 如果真的能夠量產(chǎn)，電化學(xué)水泥無疑將徹底顛覆傳統(tǒng)水泥的生產(chǎn)方法，促進(jìn)清潔技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，從而對(duì)整個(gè)世界產(chǎn)生積極的影響，為我們建設(shè)一個(gè)更美好、更綠色、更可持續(xù)的世界做出貢獻(xiàn)。 參考： |
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