水泥生產(chǎn)所排放的二氧化碳占全球總排放的5%至6%，世界每年消耗約3萬(wàn)億公斤水泥，而每生產(chǎn)10公斤水泥就會(huì)排放出整整9公斤二氧化碳，水泥生產(chǎn)過(guò)程中的排放問(wèn)題亟待解決。據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日?qǐng)?bào)道，美國(guó)喬治·華盛頓大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)采用新型的太陽(yáng)能熱過(guò)程生產(chǎn)水泥，可使二氧化碳排放量完全為零，而且據(jù)估計(jì)其生產(chǎn)成本更低廉。相關(guān)研究發(fā)表于近期英國(guó)皇家化學(xué)學(xué)會(huì)的《化學(xué)通訊》。
研究人員把這個(gè)過(guò)程描述為太陽(yáng)能熱電化學(xué)（STEP）生產(chǎn)水泥方法。據(jù)介紹，生產(chǎn)水泥時(shí)，60%至70%的二氧化碳排放發(fā)生在石灰石轉(zhuǎn)換成石灰的過(guò)程中；其余的排放來(lái)自于為脫碳加熱干燥室反應(yīng)器所需燃燒的煤。
而STEP方法要解決兩個(gè)問(wèn)題，一是利用太陽(yáng)熱能取代化石燃料；二是太陽(yáng)熱能不僅直接用于熔化石灰石，也提供熱量協(xié)助電解石灰石。石灰石電解成石灰和其他一些碳原子和氧原子的組合取決于反應(yīng)的溫度。當(dāng)電解低于800攝氏度時(shí)，熔融的石灰?guī)r形成石灰、碳和氧；當(dāng)電解高于800攝氏度，生成結(jié)果是石灰、一氧化碳和氧氣。
該校化學(xué)教授斯圖爾特·利希特說(shuō)：“這項(xiàng)研究提出了一種沒(méi)有任何二氧化碳排放的全新低能量合成石灰的思路。由于高溫電解石灰石不產(chǎn)生二氧化碳，減少了溫室氣體的排放；只產(chǎn)生氧和石墨（可以很容易作為固體碳存儲(chǔ)）或作為燃料的一氧化碳。這就完成了一個(gè)低能和高產(chǎn)的過(guò)程。”
他表示，一氧化碳副產(chǎn)品可用于其他行業(yè)，如生產(chǎn)燃料、凈化鎳或者制造塑料和其他碳?xì)浠衔?。此外，主要產(chǎn)品石灰不會(huì)與其他副產(chǎn)品反應(yīng)，而是在容器底部形成很容易清除的泥漿。并且，與現(xiàn)有的水泥產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程相比，STEP方法的成本更低。
研究人員稱，STEP方法還可以擴(kuò)展應(yīng)用到很多方面，如凈化鐵和鋁，生產(chǎn)玻璃、紙張、食糖，清潔煙囪，軟化水，從污水中消除磷酸鹽以及農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。下一步的挑戰(zhàn)在于擴(kuò)大其商業(yè)化的進(jìn)程。
研究人員把這個(gè)過(guò)程描述為太陽(yáng)能熱電化學(xué)（STEP）生產(chǎn)水泥方法。據(jù)介紹，生產(chǎn)水泥時(shí)，60%至70%的二氧化碳排放發(fā)生在石灰石轉(zhuǎn)換成石灰的過(guò)程中；其余的排放來(lái)自于為脫碳加熱干燥室反應(yīng)器所需燃燒的煤。
而STEP方法要解決兩個(gè)問(wèn)題，一是利用太陽(yáng)熱能取代化石燃料；二是太陽(yáng)熱能不僅直接用于熔化石灰石，也提供熱量協(xié)助電解石灰石。石灰石電解成石灰和其他一些碳原子和氧原子的組合取決于反應(yīng)的溫度。當(dāng)電解低于800攝氏度時(shí)，熔融的石灰?guī)r形成石灰、碳和氧；當(dāng)電解高于800攝氏度，生成結(jié)果是石灰、一氧化碳和氧氣。
該校化學(xué)教授斯圖爾特·利希特說(shuō)：“這項(xiàng)研究提出了一種沒(méi)有任何二氧化碳排放的全新低能量合成石灰的思路。由于高溫電解石灰石不產(chǎn)生二氧化碳，減少了溫室氣體的排放；只產(chǎn)生氧和石墨（可以很容易作為固體碳存儲(chǔ)）或作為燃料的一氧化碳。這就完成了一個(gè)低能和高產(chǎn)的過(guò)程。”
他表示，一氧化碳副產(chǎn)品可用于其他行業(yè)，如生產(chǎn)燃料、凈化鎳或者制造塑料和其他碳?xì)浠衔?。此外，主要產(chǎn)品石灰不會(huì)與其他副產(chǎn)品反應(yīng)，而是在容器底部形成很容易清除的泥漿。并且，與現(xiàn)有的水泥產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程相比，STEP方法的成本更低。
研究人員稱，STEP方法還可以擴(kuò)展應(yīng)用到很多方面，如凈化鐵和鋁，生產(chǎn)玻璃、紙張、食糖，清潔煙囪，軟化水，從污水中消除磷酸鹽以及農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。下一步的挑戰(zhàn)在于擴(kuò)大其商業(yè)化的進(jìn)程。
