美国科学家正颠覆一种无需粉碎、无需加热、可在室温下生产高品质水泥的生产工艺,这可能是解决全球变暖问题的关键之一。
水泥作为一种不可缺少的建筑材料,价格低廉、强度高、耐久性好,在世界范围内广泛应用。每年全球水泥产量高达40亿吨,排放的CO2占全球总排放量的8%,是全球变暖的重要原因之一。
原因就在于,传统的水泥生产方法是将石灰石、页岩、粘土等矿石开采出来,用*碎机破**或锤磨机将这些矿石粉碎成粉末,再将其送入炉子,在1450度高温下用矿物燃料锻烧,再迅速冷却,再加入不同比例的石膏,以控制硬化时间,最后得到的就是波特兰水泥。

不难看出,这其中的每一个环节,都会产生大量的CO2,这也是人类碳排放量占到惊人的8%的原因。
美国麻省理工学院材料学教授蒋业明,与33岁的加拿大女化家利亚·埃利斯,联手成立一家电化学制造水泥公司,致力于电化学制造水泥。
经过数年的努力,终于研制出一种以电解法取代高耗能的烧窑,并利用各种丰富的钙质资源,在室温下制取水泥,这样就不需使用矿物燃料,也不会产生石灰石中的二氧化碳。
那他们是怎么做的呢?

他们采用了一种创新的方法,将易得的钙源如石灰石、石膏和海藻酸钙直接放入水中,无需预处理或粉碎,然后通过电解的方式使钙离子沉淀在电极上。随后,他们将钙质与其他成分混合,制成一种可直接替代水泥的材料。这种材料在强度、坍落度和耐久性等方面与当前使用的波特兰水泥相当甚至更好。
与传统的水泥生产方法相比,这种方法具有四个优点:
首先,它能大幅度减少水泥生产过程中的碳排放量,这是国内首个实现石灰石和化石燃料在高温燃烧过程中排放减少的技术。
其次,它利用可再生能源,如风能和太阳能,既降低了能耗和成本,又提高了能源利用效率。
第三,它能改善水泥的品质和性能,因为它可以使用多种钙源,不受原材料限制,并且可以与传统水泥相适应,无需改变现有的水泥配方和设备。
第四,这种材料无需对混凝土搅拌设备或输送设备进行任何改动,就可以直接应用于建筑和基础设施等领域。

SublimeSystems在2022年建立了一个100吨的试验场,预计在今年年底前向合资企业交付产品,并启动了一个年产30,000吨的示范场建设。目前,该公司已获得东南亚最大的水泥企业皇象等战略投资者的注资,并与其签订了预购协议,说明该水泥产品在市场上已经得到一定程度的认可,并有一定的需求。
SublimeSystems声称,这种新型水泥不仅低碳,而且能耗也很低。他们的目标是在2025年之前使每吨水泥的成本低于100美元,因此比传统水泥更具竞争力。
埃利斯表示:“我们的目标是快速而深远地影响气候变化。”
如果能够实现大规模生产,电化学水泥无疑将彻底改变传统水泥生产方式,推动清洁生产技术的发展和应用,并对整个世界产生积极的影响,为建设一个更加美好、更加绿色、更加可持续的世界做出贡献。

这种电化学水泥的创新引起了全球范围内的关注和期待。如果能够实现大规模生产并广泛应用,将对环境和可持续发展产生重要影响。
首先,电化学水泥的生产过程极大地减少了碳排放量,这对应对气候变化和减少温室气体排放具有重要意义。相比传统水泥生产过程中石灰石的煅烧,电化学水泥利用了电解沉积的方式,无需高温燃烧,减少了二氧化碳等有害气体的释放。这有助于推动低碳经济的发展,减轻全球暖化的压力。
其次,电化学水泥的生产过程利用可再生能源,如风能和太阳能,降低了能源消耗和对非可再生能源的依赖。这种清洁能源的应用不仅减少了生产成本,还提高了能源利用效率,促进了可持续发展的实现。

第三,电化学水泥的多样性和适应性使其成为一种具有广泛应用潜力的建筑材料。由于它可以使用多种钙源,并且不受原材料限制,可以与传统水泥兼容,因此无需更改现有的水泥配方和设备。这意味着电化学水泥可以直接应用于建筑和基础设施领域,为工程建设提供了可行的替代方案。
SublimeSystems在建立试验场和示范场方面取得了积极进展,并获得了战略投资者的支持和认可。这表明市场对电化学水泥的前景充满信心,并对其技术创新和可持续发展的潜力抱有期待。
随着时间的推移,电化学水泥的成本和效益有望不断提升。预计到2025年,每吨水泥的成本将低于100美元,使其在市场上更具竞争力。这将进一步推动电化学水泥的广泛应用,促进建筑行业向更加环保和可持续的方向转变。

电化学水泥的创新不仅代表了科技进步,也代表了人类对于环境可持续性的关注和努力。通过采用这种清洁生产技术,我们能够减少碳排放、节约能源,并为建设一个更加美好和绿色的未来做出实质性的贡献。