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科学家利用废弃粘土开发新型水泥 将碳排放减少三分之二
友绿• 08月25日   来源:TechEdge   78
碳中和 低碳

作为全球广泛使用的材料,水泥对环境的影响很大,约占二氧化碳排放量的8%,但科学家希望通过调整配方来解决这个问题。一个研究小组现在想出了一个替代方案,利用采矿废料在生产过程中减少碳排放达三分之二,同时满足传统波特兰水泥的性能要求。

新的低碳水泥是由德国马丁路德·哈勒维腾贝格大学和巴西帕拉联邦大学的研究人员开发的,他们瞄准了石灰石,一种生产传统波特兰水泥的关键成分。这种材料首先需要从地球上提取,粉碎并在高温下烘烤,这本身就是一个能源密集型过程。

但是,当石灰石被处理并变成被称为熟料的小块,作为磨碎的水泥粉末的前体时,它释放出其储存的碳。这些碳本来会被安全地锁在地球上,但随着越来越多的石灰石被挖出并烘烤成水泥生产的燃料,它反而大量地进入了大气。

德国马丁路德·哈勒维腾贝格大学地球科学和地理研究所的Herbert Pllmann教授解释说:“传统上,波特兰水泥是使用包括石灰石在内的各种原料制成的,这些原料被烧制成所谓的熟料。在这个过程中,碳酸钙被转化为氧化钙,释放出大量的二氧化碳。”

这将石灰石置于限制水泥碳足迹的努力的前沿和中心,我们已经看到了一些有趣的潜在替代品的出现,比如使用火山岩代替的想法。这项新研究的作者正在探索一种名为铝土矿的原材料的潜力,它具有水泥生产所需的特性,但也是最常见的铝矿,这意味着它已经受到高度追捧,而且供应有限。

这使该团队找到了一种铝土矿的覆盖层--一种位于铝土矿上方的材料,在采矿作业中无论如何都需要拉上来--称为Belterra粘土。

"这种粘土层可以达到30米厚,覆盖在地球热带地区的铝土矿床上,例如在亚马逊盆地,"Pllmann解释说。“它含有足够的铝含量的矿物,以确保良好的水泥质量。它也可以大量提供,并且不需要额外处理就可以进行加工。”

该团队的新配方并没有完全摒弃石灰石,而是用Belterra粘土取代了50%至60%的石灰石。但这有一个额外的好处,它不仅将碳储存锁在地下,而且需要更低的温度来处理,需要在1250°C下烘烤,这比传统的波特兰水泥低约200°C。

Pllmann说:“我们的方法不仅在化学转化过程中释放更少的二氧化碳,而且在加热回转窑时也是如此。”

总的来说,该团队计算出,新的水泥配方在生产过程中可减少三分之二的碳排放。严格的实验室测试表明,它可以胜任这项工作,满足了传统波特兰水泥的所有性能标准。作为下一步工作的一部分,科学家们现在正在调查在德国是否有Belterra粘土的来源,可以用于生产他们的新型水泥。

这项研究发表在《可持续材料与技术》杂志上。

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