無需煅燒！通過電解生產(chǎn)“零碳水泥”！

Sublime Cement表示，已準(zhǔn)備好開始生產(chǎn)“世界上最清潔的水泥”，該水泥符合行業(yè)性能標(biāo)準(zhǔn)，依靠室溫電解槽代替水泥窯，使用各種零碳原材料。

傳統(tǒng)的制造工藝每生產(chǎn)一噸水泥就會產(chǎn)生一噸二氧化碳。2022年全球碳排放量約為41億噸，水泥是氣候變化的巨大貢獻(xiàn)者變化，約占全球碳排放量的8%。

但這同樣是一個巨大的機(jī)會：隨著脫碳指令和碳稅開始生效，率先在全球范圍內(nèi)推出具有成本競爭力、完全零碳的水泥替代品的企業(yè)，都將賺的盆滿缽滿。

當(dāng)前不乏低碳和碳捕獲的水泥產(chǎn)品，但麻省理工學(xué)院的衍生公司Sublime Systems獨樹一幟，因為它采用了一種新穎的電化學(xué)方法來制造水泥，這是“真正的零碳”而不是“凈零碳” ”或“碳封存”——因為它可以完全消除傳統(tǒng)水泥生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的碳排放的兩個關(guān)鍵點。

Sublime的零碳或超低碳水泥生產(chǎn)技術(shù)

在常規(guī)水泥生產(chǎn)中，通過燃燒化石燃料（第一主要排放源）將石灰石加熱至1400 °C左右，以生產(chǎn)熟料。按重量計算，石灰石含有約50%的二氧化碳，通過煅燒釋放的二氧化碳與煙氣混合，很難捕獲。

而Sublime的方法完全不同，并且基于電解。公司聯(lián)合創(chuàng)始人Leah Ellis博士和Yet-Ming Jiang博士在Medium帖子中詳細(xì)解釋了這一點，該過程的要點如下：

水在接近中性的pH值下分解，產(chǎn)生氫氣和氧氣，同時也在兩個電極之間產(chǎn)生pH梯度。含鈣礦物質(zhì)與陽極形成的酸反應(yīng)，生成溶解的鈣離子，然后鈣離子向陰極遷移。當(dāng)它們的pH值至少達(dá)到12.5時，它們會與陰極產(chǎn)生的堿發(fā)生反應(yīng)，以固體氫氧化鈣的形式沉淀出來——也稱為建筑石灰或熟石灰。

Sublime的工藝使用室溫電解從一系列不同的輸入材料中分離出必要的鈣

這種石灰是一種熟料的直接替代品，可以投入傳統(tǒng)的水泥生產(chǎn)。創(chuàng)始人表示，Sublime改進(jìn)了這種技術(shù)，使其更加節(jié)能，消除了氫氣的產(chǎn)生，分離了氧氣和二氧化碳?xì)饬?，可以從反?yīng)器中連續(xù)提取石灰，并且可以利用現(xiàn)成的電解設(shè)備來生產(chǎn)。

該工藝非常靈活，適用于各種不同的原料。即便是低品位的石灰石仍然可以有效利用。雖然該過程無法完全避免產(chǎn)生二氧化碳，但至少保證了二氧化碳以純凈、冷的狀態(tài)出現(xiàn)，使其更易于捕獲和儲存，并且比常規(guī)水泥生產(chǎn)使用的能源少得多，排放量也少得多。

對于真正的零碳水泥，該工藝可以從二氧化硅、鎂、鐵或鋁中的雜質(zhì)中提取純鈣，例如，在該工藝中將它們提煉成更高等級的材料。至關(guān)重要的是，這一切都發(fā)生在室溫下，不需要煅燒或電加熱。

Sublime聲稱它是“唯一一種無化石燃料、可擴(kuò)展、可直接替代傳統(tǒng)混凝土水泥的產(chǎn)品”。

進(jìn)展、商業(yè)化、時間表和定價

Sublime何時開始將“世界上最清潔的水泥”推向市場，需要多長時間才能擴(kuò)大到能夠真正對全球碳排放產(chǎn)生影響的規(guī)模？

“也許還需要八到十年，工藝規(guī)模擴(kuò)大和技術(shù)成熟的程度才能使成本達(dá)到與傳統(tǒng)水泥制造相當(dāng)?shù)乃?，”Sublime研發(fā)副總裁Jesse Benck博士表示，“為了推廣這項技術(shù)，我們需要達(dá)到與當(dāng)前水泥生產(chǎn)工藝的成本相當(dāng)。我們知道水泥行業(yè)對成本非常敏感，因此降低成本以產(chǎn)生最大的影響是我們的目標(biāo)。 ”

“從短期來看，”他繼續(xù)說道，“我們采用的是一種全新的方法和新技術(shù)，可以與已有100多年歷史的水泥生產(chǎn)相競爭，而且這是一個規(guī)模龐大、全球規(guī)模、技術(shù)成熟的行業(yè)?，F(xiàn)實情況是，從短期來看，這個新工藝的成本確實有點高，但至少對于我們的第一個全規(guī)模制造工廠來說，我們預(yù)計成本將低于傳統(tǒng)水泥生產(chǎn)加碳捕獲的成本。 ”

Sublime工藝生產(chǎn)的零碳石灰

目前水泥的成本約為每噸130美元，哈佛大學(xué)貝爾弗中心2022年的政策簡報將水泥生產(chǎn)中的碳捕獲定價為每噸二氧化碳19至205美元。因此，Sublime首款清潔水泥產(chǎn)品的售價大概比其競爭對手的價格高出15-158%。

“我們的工廠現(xiàn)在每年可以生產(chǎn)100噸水泥，”Benck說。

“我們現(xiàn)在正在努力建造一個新的示范工廠，年產(chǎn)能約為25000噸，” 他繼續(xù)說道，“我們的目標(biāo)是2025年底之前投入使用。之后，我們計劃建立第一個全尺寸、商業(yè)規(guī)模的水泥生產(chǎn)設(shè)施，年產(chǎn)量約為100萬噸。當(dāng)然，細(xì)節(jié)仍在制定中，預(yù)計實現(xiàn)時間為2027-28年。除此之外，我們希望在2030年之后可以在全球范圍推廣?！?/p>