211service.com
Ny metode til cementfremstilling kan reducere kulstofemissionerne
Forskere ved George Washington University har boltet en klodset ting sammen, som de siger effektivt bruger energien i sollys til at drive en ny kemisk proces til at lave kalk, nøgleingrediensen i cement, uden at udsende kuldioxid. Enheden anvender omkring halvdelen af energien i sollys (til sammenligning omdanner solpaneler kun 15 procent af energien i sollys til elektricitet).
Alene cementproduktion udleder 5 til 6 procent af de samlede menneskeskabte drivhusgasser, og det meste af det kommer fra produktion af kalk. Nogle af drivhusgasemissionerne fra konventionel cementproduktion kommer fra brug af fossile brændstoffer til at opvarme kalksten til høje temperaturer - omkring 1.500 ⁰C. At erstatte fossile brændstoffer med vedvarende energi er ligetil, men ikke nødvendigvis økonomisk. Det nye arbejde fokuserer på et sværere problem. Omkring 60 procent af kuldioxidemissionerne fra cementproduktion er iboende i processen. Kalk fremstilles ved at opvarme kalksten - det vil sige calciumcarbonat - indtil det frigiver kuldioxid.
Den nye proces ændrer kemien. I stedet for at udsende kuldioxid omdanner den gassen ved at bruge en kombination af varme og elektrolyse til at producere ilt og enten kulstof eller kulilte, afhængigt af de anvendte temperaturer. Både kul og kulilte er nyttige produkter, der ellers kunne være blevet fremstillet ved hjælp af fossile brændstoffer.
For at gøre elektrolysen praktisk blandede forskerne fast calciumcarbonat med flydende lithiumcarbonat, som smeltes ved de temperaturer, der er optimale for processen - omkring 900 ⁰C. Den flydende form er befordrende for elektrolyse. De forhøjede temperaturer sænker mængden af elektricitet, der er nødvendig for at elektrolysere, og får kalken til at bundfældes ud af blandingen, hvilket gør den let at opsamle. (Ved lavere temperaturer er kalken mere opløselig, så den udfælder ikke.)
For at demonstrere processen byggede forskerne en enhed, der inkluderer tre Fresnel-linser til at koncentrere sollys. To af dem opvarmer blandingen af lithiumcarbonat og kalksten. Det er de største linser. Deres relative størrelse afspejler det faktum, at det meste af den nødvendige energi til processen går til at opvarme blandingen. Den tredje, mindre linse fokuserer lyset på en højeffektiv solcelle, som giver den relativt lille mængde elektricitet, der er nødvendig for at elektrolysere den varme carbonatblanding.
Enheden er blot et proof of concept, ikke klar til kommercialisering. Den er lille, og den fungerer kun, når den er solrig - og intermitterende drift er ikke ideel til en industriel proces. Forskerne foreslår at bruge smeltet salt til at lagre varme, et system, der bruges i nogle solvarmekraftværker. Det ville tillade processen at køre dag og nat. Elektriciteten kunne komme fra at bruge varmen til at generere damp til at dreje en turbine, som i et solvarmekraftværk, eller fra enhver anden elektricitetskilde.
Stuart lys , professoren i kemi ved George Washington University, der ledede arbejdet, vurderer, at processen, hvis den kan skaleres op, kan være billigere end konventionel kalkproduktion. Han siger, at det er mere effektivt end solpaneler, fordi det bruger dele af solspektret, som solceller ikke effektivt kan omdanne til elektricitet.
Processen kræver stadig meget energi, siger C12 Energi CEO Kurt House, som har udviklet lav-carbon betonproduktionsprocesser. Det kommer an på, hvordan man vil bruge solenergi, siger han. Hvis effektiviteten er så god, som de siger, den er, så er jeg enig, dette er meget, meget interessant. Men jeg er skeptisk.