После десяти лет работы исследователи из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе успешно разработали способ производства цемента с выбросами CO2 на 98% меньше, чем при традиционных методах.
Команда UCLA достигла этого путем разложения известняка — ключевого сырья, используемого для производства цемента — для получения оксида кальция, также известного как известь, без выделения углекислого газа в процессе.
Команда называет этот метод ZeroCAL, сокращение от zero carbon lime. Это большое дело, потому что есть огромная возможность сократить глобальные выбросы парниковых газов. Традиционно нагревание известняка в печи для производства извести приводит к выбросу 1 фунта CO2 на каждый фунт произведенного цемента.
Как работает ZeroCAL?
ZeroCAL пропускает вышеупомянутый процесс нагрева известняка, работающий на ископаемом топливе. Вместо этого он начинается с растворения исходного осадочного горного сырья в водном растворе, содержащем обычную промышленную кислоту. Затем кальций отделяется с помощью мембранной нанофильтрации. Наконец, выполняется электрохимический процесс для получения гидроксида кальция — нулевого углеродного прекурсора для производства цемента и извести.
Процесс ZeroCAL по созданию извести для производства цемента без выбросов CO2Адриенна Джонстон
Это выходит за рамки простого сокращения выбросов при переработке известняка всего до 1,5%. «Это решает проблему выбросов углерода, возникающих в результате разложения известняка, при этом обеспечивая чистый водород и кислород для нагрева цементной печи», — отмечает руководитель группы Гаурав Сант. «Во-вторых, это позволяет проводить декарбонизацию на месте, используя существующие печи и сырье из известняка без необходимости строительства отдельных установок для улавливания и хранения углерода».
Более экологичный путь вперед для производства цемента
Хотя ZeroCAL действительно впечатляет, этот процесс еще не идеален. Он потребляет больше энергии, чем традиционные методы, и по-прежнему использует много воды. Тем не менее, ведутся исследования по упрощению операций установки и лучшему использованию побочных продуктов кислоты и основания, полученных электролитическим путем. Это может в конечном итоге помочь ZeroCAL достичь паритета использования энергии.
Исследовательская группа сотрудничает с крупнейшим производителем цемента в Индии, Ultratech Cement, для строительства демонстрационного завода, который будет производить несколько метрических тонн извести в день с использованием процесса ZeroCAL.
Производство цемента составляет 8% выбросов CO2 во всем мире. Надеюсь, мы увидим, как этот процесс и другие, подобные ему, станут мейнстримом в ближайшем будущем и изменят эту цифру.
Главные проблемы этого начинания — стоимость и энергозатраты. Низкоуглеродистый цемент просто дороже в производстве и по-прежнему требует огромного количества электроэнергии и воды. Плюс, маржа обычного цемента уже невелика. Поэтому нам нужно увидеть больше инноваций в этой области, прежде чем зеленые варианты станут нормой во всем мире.
Статья о проекте была опубликована в журнале Американского химического общества Sustainable Chemistry and Engineering.
Помимо ZeroCAL, есть еще несколько заметных проектов, которые переосмысливают цемент. В мае мы узнали об исследователях Кембриджского университета, которые бросали использованный бетон в печи для обработки стали, чтобы получить «реактивированный цемент» в качестве побочного продукта при очистке железа. Этот процесс может привести к полностью нулевому выбросу углерода в цементе при использовании возобновляемой энергии.
Есть также Sublime Systems, которая в прошлом году представила решение для нулевого выброса углерода в цементе с использованием нового электрохимического процесса. Только в прошлом месяце он получил инвестиции в размере $75 млн от мировых цементных гигантов Holcim и CRH. Отделение MIT собирается открыть коммерческий завод в США мощностью 30 000 тонн в год в 2026 году.
