Suplime水泥公司表示,他们已经准备好开始生产“世界上最清洁的水泥”,这种水泥使用多种零碳材料,依靠常温电解槽取代化石燃料熔炉,达到行业性能标准。
传统的混凝土制造工艺,每生产一吨水泥就会产生一吨二氧化碳(我们谈论的是年全球约41亿吨的二氧化碳),水泥是气候变化的巨大贡献者,占全球碳排放量的8%左右。
但这也让它成为一个同样巨大的机会,谁先在全球范围内开发出具有成本竞争力的、完全零碳的水泥替代品,谁就很可能坐在一台巨大的印钞机上,因为脱碳指令和碳税开始生效。
低碳和碳捕获混凝土的替代品并不缺乏,但麻省理工学院的衍生产品SublimeSystems特别有趣,因为它采用了一种新颖的电化学方法来制造水泥,这是“真正的零碳”,而不是“净零碳”或“碳封存”——因为它可以完全消除碳排放在两个关键点上,它们通常在过程中产生。
Sublime的零碳或超低碳水泥生产技术
在常规的水泥生产中,石灰石通过燃烧化石燃料被加热到°C左右,以生产纯石灰。化石燃料是排放的第一大来源。但石灰石的二氧化碳含量约占重量的50%,当炉子释放出二氧化碳时,很难将其捕获,因为它与烟道气体混合在一起。
而Sublime的方法完全不同,它基于电解。公司的联合创始人利亚·埃利斯(LeahEllis)博士和蒋业明(音译)博士在一篇文章中详细解释了这一过程,过程的要点如下:
水在近中性的pH下分裂,产生氢气和氧气,但两个电极之间也会产生pH梯度。一种含钙矿物与阳极上形成的酸反应,产生溶解的钙离子,然后向阴极迁移。当它们的pH值至少达到12.5时,它们与阴极产生的碱反应,沉淀出固体氢氧化钙——也被称为建筑石灰,或石灰。
这种石灰可以直接替代传统的水泥生产。这是最基本的,Sublime开发了它,创始人说,Sublime已经开发出了它,现在它更节能,它消除了氢气的产生,它分离了氧气和二氧化碳气流,它可以从反应堆中连续提取石灰,并且可以使用现成的电解设备制造。
这个过程是相当灵活的,它适用于各种不同的原料。在低品位的石灰石是唯一经济上可用的地方,它可以利用它。这个过程不能避免产生二氧化碳,但至少它是纯的,冷的,预压缩到10巴,便于捕获和储存,使用更少的能源,比常规水泥生产产生更低的排放量。
对于真正的零碳水泥,该工艺可以从二氧化硅、镁、铁或铝中的杂质中提取纯钙,例如,在此过程中将它们提炼成更高等级的材料。最关键的是,这一切都是在室温下进行的,不需要燃烧炉或电加热。
Sublime声称,它是“唯一一种不含化石燃料、可扩展、可直接替代传统水泥的混凝土”。
实现一个关键的认证目标
几天前,Sublime宣布其产品已获得ASTMC认证。这是一个纯粹基于性能要求的行业标准,测试参数包括强度发展、耐久性、收缩率、保水率、空气含量、凝结时间、密度、早期硬化和开裂,这意味着SublimeCement现在可以符合美国和国际主要建筑规范的要求。
奇怪的是,尽管C标准是在30多年前的年制定的,但许多行业仍然在使用年和年制定的先前标准,这些标准侧重于一些关键性能要求,但也要求使用波特兰水泥,或其他需要°C熔炉的工艺。
正如利亚·埃利斯在第二篇文章中解释的那样,如果真正的零碳水泥创新有机会竞争,整个行业都需要转向ASTMC标准。他指出,这种转变显然正在进行中,随着主要制造商发展其产品线,这种转变正在加速。
进展、商业化、时间表和定价
归根结底:Sublime在年的运营状况如何,它将于何时开始将“世界上最清洁的水泥”推向市场,需要多长时间才能扩大到能够真正影响全球碳排放的规模,以及定价方面的绿色溢价将是多少?
Sublime研发副总裁杰西·本克博士表示:“我们的长期目标和期望是,一旦我们的工艺扩大规模,技术成熟,或许在8-10年内,我们就有了一条与传统波特兰水泥生产成本相当的道路。最终,为了推动更广泛的采用,我们需要达到与当前工艺相当的成本。我们知道这个行业对成本非常敏感,所以我们的目标就是尽可能地产生最大的影响。”
他继续说:“在短期内,我们是一种全新的方法,一种与波特兰水泥制造竞争的新技术,波特兰水泥制造有多年的历史,它是一个巨大的、全球规模的、技术成熟的行业。因此,现实情况是,在短期内,这个过程有点贵,但至少对于我们的第一个全面生产设施来说,我们预计我们的成本将低于波特兰水泥加碳捕获的成本。”
相比之下,水泥目前的成本约为每吨美元,哈佛大学贝尔弗中心(BelferCenter)年的一份政策简报,将水泥生产中的碳捕集价格定在每吨19至美元之间。因此,在不知道Sublime在谈论这个规模的哪一端的情况下,该公司的第一款清洁水泥产品的售价似乎比其肮脏竞争对手的货架价高出15-%。
至于规模和进步,Sublime最初是麻省理工学院的一个克级研究实验室模型,但自从业务剥离出来后,它的规模就大大扩大了。
杰西·本克博士表示:“我们的工厂现在每年可以生产吨水泥。所以,我们已经取得了长足的进步,比刚开始的时候进步了好几个数量级。”
他继续说:“我们现在正在努力,是一个示范工厂,将有大约吨的年产能。我们的目标是在年底投产,这样我们就可以在年开始生产。在那之后,我们的目标是建立第一个全尺寸的、商业规模的水泥生产设施,年产量将在万吨左右。当然,细节仍在制定中,但时间表是在-年左右。除此之外,我们希望在21世纪30年代在全球部署。我们认为,我们已经有了一条清晰的道路,可以达到全球规模,这是产生巨大影响所必需的。”
联合创始人利亚·埃利斯表示:“我们不可能突然停止使用水泥。这是一种非常重要的材料……解决方案是有的,业内人士也知道。在过去的20年里,美国混凝土的碳足迹下降了20%,这是非常令人印象深刻的,在全球范围内,生产水泥的跨国公司都做出了0年净零排放的承诺……但这还不够。确实需要齐心协力解决这个问题。业主、建筑师、结构工程师和材料供应商之间的合作,将新产品推向市场,并要求使用低碳水泥。没有资金,没有政策,没有消费者需求,这个问题将继续在雷达下飞行。”
如果朋友们喜欢,敬请