Καθώς ο κόσμος εργάζεται για να αλλάξει την πορεία της κλιματικής αλλαγής, η μεγαλύτερη προσοχή επικεντρώνεται στη μείωση της εξάρτησης της ανθρωπότητας από τα ορυκτά καύσιμα και στη μείωση των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου. Ωστόσο, μια σημαντική πηγή διοξειδίου του άνθρακα (CO2) είναι η παραγωγή τσιμέντου, η οποία αντιπροσωπεύει το 8% των παγκόσμιων εκπομπών CO2.
Νέα ανακάλυψη για το τσιμέντο χαμηλών εκπομπών άνθρακα
Τώρα, ερευνητές που δημοσιεύουν στο ACS Energy Letters έχουν κατασκευάσει τσιμέντο που μειώνει την ζήτηση ενέργειας κατά 70% και τις εκπομπές CO2 κατά 98% σε σύγκριση με τις παραδοσιακές μεθόδους παραγωγής.
«Αυτή η εργασία ορίζει μια ηλεκτρισμένη πορεία για την παραγωγή τσιμέντου που θα μπορούσε να μειώσει το τεράστιο αποτύπωμα άνθρακα της βιομηχανίας έως και 98% όταν χρησιμοποιείται απόβλητο τσιμέντο ως πρώτη ύλη», δήλωσε ο Curtis Berlinguette.
«Η ομάδα μας είχε κίνητρο να αντιμετωπίσει τις εκπομπές από την παραγωγή τσιμέντου στην πηγή», λέει ο Berlinguette, ο αντίστοιχος συγγραφέας της μελέτης. «Χρησιμοποιήσαμε ηλεκτρική ενέργεια και ανακυκλωμένο τσιμέντο για να κατασκευάσουμε προδρόμους που σχημάτισαν έναν τύπο τσιμέντου που ονομάζεται μπελίτης σε χαμηλότερες θερμοκρασίες από ό,τι ήταν γνωστές προηγουμένως. Το τσιμέντο πλούσιο σε μπελίτη είναι σημαντικό για τεράστιες κατασκευές όπως τα φράγματα».
Γιατί το τσιμέντο έχει τόσο πολλές εκπομπές ρύπων
Το τσιμέντο είναι ένα απαραίτητο συστατικό για να γίνει το σκυρόδεμα ένα ανθεκτικό δομικό υλικό, επειδή όταν αναμιγνύεται με νερό, δεσμεύει ισχυρά την άμμο και το χαλίκι. Και το αρχικό υλικό για το τσιμέντο είναι συνήθως ασβεστόλιθος.
Ωστόσο, η παραγωγή τσιμέντου παραδοσιακά απαιτεί μεγάλη ποσότητα ενέργειας, καθώς ο ασβεστόλιθος (από ανθρακικό ασβέστιο ή CaCO3) και τα ορυκτά που περιέχουν πυρίτιο θερμαίνονται σε δύο στάδια σε θερμοκρασία άνω των 1.450 βαθμούς Κελσίου. Αυτές οι διαδικασίες απελευθερώνουν σημαντικές ποσότητες CO2 ως υποπροϊόν όταν ο ασβεστόλιθος διασπάται.
Πώς λειτουργεί η νέα ηλεκτροχημική διαδικασία
Υιοθετώντας μια διαφορετική προσέγγιση, ο Berlinguette και μια ερευνητική ομάδα στο Πανεπιστήμιο της Βρετανικής Κολομβίας χρησιμοποίησαν ηλεκτρική ενέργεια για να μειώσουν τις ενεργειακές απαιτήσεις της χημικής μετατροπής του ασβεστόλιθου και του πυριτίου σε πρόδρομο τσιμέντου.
Η ηλεκτροχημική προσέγγιση επέτρεψε στην αντίδραση να λάβει χώρα στους 60 C. Το προϊόν αυτής της αντίδρασης στη συνέχεια μετατράπηκε σε βελίτη σε κλίβανο στους 650 C. Οι χαμηλότερες θερμοκρασίες αυτής της νέας μεθόδου μείωσαν την απαιτούμενη θερμική ενέργεια κατά 70%, καθώς και τις εκπομπές CO2 σε σύγκριση με τις παραδοσιακές διαδικασίες.
Ανακύκλωση αποβλήτων τσιμέντου για βαθύτερες κοπές
Για την περαιτέρω μείωση των εκπομπών, η ομάδα δοκίμασε την ηλεκτροχημική διαδικασία σε ανακυκλωμένο απόβλητο τσιμέντου, χρησιμοποιώντας το αντί για ασβεστόλιθο. Αυτή η επίδειξη μείωσε τις εκπομπές της νέας μεθόδου στα 20 κιλά CO2 ανά τόνο - μείωση 98% στις εκπομπές σε σύγκριση με τα 800 κιλά CO2 ανά τόνο τσιμέντου που απελευθερώνονται κατά τη διάρκεια συμβατικών διαδικασιών.
Οι ερευνητές σημειώνουν ότι οι ηλεκτροχημικές αντιδράσεις παρήγαγαν υδρογόνο, το οποίο θα μπορούσε να καεί για να παρέχει τη θερμική ενέργεια για το δεύτερο βήμα της παραγωγής τσιμέντου, αντικαθιστώντας έτσι τα ορυκτά καύσιμα.
www.worldenergynews.gr
