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太阳热能制水泥可减排

2012-04-13 14:03
kumsing
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  虽然人为温室气体排放的最大来源是电力行业,但是,第二大来源就是常常被忽视的水泥行业,它占所有人为二氧化碳排放量的5-6%。每生产10公斤的水泥,水泥行业就会释放9公斤的二氧化碳。世界每年消耗约3万亿公斤水泥,因此,这个行业最有可能减少二氧化碳排放量。尽管有些工艺正在进行探索,可以封存水泥生产中的二氧化碳,但是,到目前为止,没有工艺可以完全消除它。

  要抓住这个机会,进行改进,有一个研究小组,来自弗吉尼亚州(Virginia)阿西布恩(Ashburn)乔治•华盛顿大学(George Washington University),他们已经开发出一种方法,可生产水泥,没有二氧化碳排放。此外,科学家们估计,这种新的生产工艺更便宜,胜过水泥行业现在使用的工艺。

  他们的研究发表在最近一期的《化学通讯》(Chemical Communications)上,科学家们描述这种工艺,称为“太阳热能电化学生产”(STEP :Solar Thermal Electrochemical Production)水泥,或斯太普(STEP)水泥。这个小组以前曾使用类似的斯太普工艺,进行碳捕获,有望减少大气中的二氧化碳含量,使降低到工业化前的水平。

  科学家解释说,水泥生产过程中,60-70%的二氧化碳排放量的产生,是因为把石灰石转换成石灰。这种转换需要脱碳,或者说去除石灰石(碳酸钙:CaCO3)中的碳原子和两个氧原子,获得石灰(CaO)和二氧化碳副产品。其余的排放来自燃烧化石燃料,比如用煤加热干燥炉反应器,产生脱碳过程所需的热量。

传统上生产石灰要采用石灰石,燃烧化石燃料,在脱碳过程中会产生二氧化碳副产品。采用太阳热能电化学生产工艺,太阳热能用来加热石灰石,促进电解,可诱发不同的化学反应,不会产生二氧化碳副产品

传统上生产石灰要采用石灰石,燃烧化石燃料,在脱碳过程中会产生二氧化碳副产品。采用太阳热能电化学生产工艺,太阳热能用来加热石灰石,促进电解,可诱发不同的化学反应,不会产生二氧化碳副产品

  这种太阳热能电化学生产工艺解决了这两个问题,首先是取代化石燃料热源,采用太阳热能。太阳热能不仅直接用来融化石灰石,而且也提供热量,促进石灰石电解。在电解中,电流施加到石灰石上,会改变化学反应,这样,石灰石不是分解为石灰和二氧化碳,而是分解成石灰和其他一些混合的碳原子和氧原子,这取决于反应温度。当电解低于800摄氏度时,熔化的石灰石会形成石灰和氧气。当电解高于800摄氏度时,产品是石灰、一氧化碳和氧气。

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