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水泥生產(chǎn)的長期二氧化碳排放量可大幅減少

導(dǎo)讀 全球變暖和經(jīng)濟(jì)適用房是公眾辯論的兩個(gè)主要話題。氣候保護(hù)是通過減少溫室氣體二氧化碳 (CO2) 的排放來實(shí)現(xiàn)的。住房是通過建造更多的住房

全球變暖和經(jīng)濟(jì)適用房是公眾辯論的兩個(gè)主要話題。氣候保護(hù)是通過減少溫室氣體二氧化碳 (CO2) 的排放來實(shí)現(xiàn)的。住房是通過建造更多的住房而產(chǎn)生的。這需要混凝土,這是現(xiàn)代世界中最重要的建筑材料。乍一看,混凝土似乎沒有問題。它不含任何化石燃料,無毒,不會(huì)以塑料垃圾的形式漂浮在海洋中。但這種印象具有誤導(dǎo)性,因?yàn)樗嗌a(chǎn)目前是全球最大的 CO2排放工業(yè)排放源,約占 8% 或 27 億噸 CO2每年。這是因?yàn)榛剂?主要是煤)在 1,000 攝氏度左右的溫度下燃燒,并在 1,450 攝氏度左右燒結(jié)。

混凝土用途廣泛,價(jià)格低廉,堅(jiān)硬,幾乎可以澆鑄成任何形狀。原則上,它僅由沙子、礫石、水和粘合劑水泥組成。后者是由石灰、粘土和其他一些成分煅燒而成,在硬化過程中形成穩(wěn)定的硅酸鈣水合物,這些水合物是混凝土性能的關(guān)鍵。

然而,問題恰恰在于石灰(碳酸鈣的煅燒3),因?yàn)閷τ诋a(chǎn)生氧化鈣(CaO)的每個(gè)分子中,溫室氣體CO的所謂的“熟石灰”或“生石灰”,一個(gè)分子2是釋放。世界每年生產(chǎn)約 45 億噸水泥,這相當(dāng)于產(chǎn)生 27 億噸 CO2。這相當(dāng)于大約一半的年度CO2的所有運(yùn)輸?shù)呐欧帕?。中國約占水泥生產(chǎn)排放的 50%,德國約占 1.5%。

通過用硅酸鈉研磨生石灰,避免了對環(huán)境有害的石灰煅燒

德國美因茨約翰內(nèi)斯古騰堡大學(xué) (JGU) 的化學(xué)家現(xiàn)已開發(fā)出一種方法,從長遠(yuǎn)來看,該方法可以大幅減少水泥生產(chǎn)中的CO2排放。在這個(gè)過程中,生石灰 (CaCO3) 不再在燃煤窯中轉(zhuǎn)化為生石灰,而是簡單地與固體硅酸鈉 (Na2SiO3)。該研磨步驟產(chǎn)生一種“活化”的中間體,其中包含均勻分布的水泥成分。當(dāng)與氫氧化鈉溶液反應(yīng)時(shí),會(huì)形成結(jié)構(gòu)類似于硅酸鈣水合物的產(chǎn)物。水泥漿的形成和與水的凝結(jié)通過復(fù)雜的級聯(lián)反應(yīng)進(jìn)行,其基本步驟已使用高科技方法進(jìn)行分析闡明。

雖然石灰的煅燒需要 1,000 至 1,500 攝氏度的溫度,但研磨步驟在室溫下進(jìn)行。在每噸 120 千瓦時(shí),研磨傳統(tǒng)水泥的機(jī)械??能輸入僅為煅燒過程所用能量的 10% 左右。然而,這僅相當(dāng)于在水泥生產(chǎn)中燃燒化石燃料所節(jié)省的能源和相關(guān)的 CO2排放。更重要的是,繞過石灰煅燒可以理想地避免千兆噸級的CO2排放。由于研磨是水泥行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)過程,因此可以想象從實(shí)驗(yàn)室到工業(yè)規(guī)模實(shí)施該過程。

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