Ny metode for fremstilling av sement kan redusere karbonutslipp





Forskere ved George Washington University har boltet sammen en klønete innretning som de sier effektivt bruker energien i sollys til å drive en ny kjemisk prosess for å lage kalk, nøkkelingrediensen i sement, uten å slippe ut karbondioksid. Enheten bruker omtrent halvparten av energien i sollys (til sammenligning konverterer solcellepaneler bare 15 prosent av energien i sollys til elektrisitet).

Sementproduksjon alene slipper ut 5 til 6 prosent av de totale menneskeskapte klimagassene, og mesteparten av det kommer fra produksjon av kalk. Noen av klimagassutslippene fra konvensjonell sementproduksjon kommer fra bruk av fossilt brensel for å varme opp kalkstein til høye temperaturer – omtrent 1500 ⁰C. Å erstatte fossilt brensel med fornybar energi er enkelt, men ikke nødvendigvis økonomisk. Det nye arbeidet fokuserer på et vanskeligere problem. Omtrent 60 prosent av karbondioksidutslippene fra sementproduksjon er iboende i prosessen. Kalk lages ved å varme opp kalkstein – det vil si kalsiumkarbonat – til den frigjør karbondioksid.

Den nye prosessen endrer kjemien. I stedet for å slippe ut karbondioksid, omdanner den gassen ved å bruke en kombinasjon av varme og elektrolyse for å produsere oksygen og enten karbon eller karbonmonoksid, avhengig av temperaturene som brukes. Både karbon og karbonmonoksid er nyttige produkter som ellers kunne vært laget med fossilt brensel.



For å gjøre elektrolysen praktisk, blandet forskerne fast kalsiumkarbonat med flytende litiumkarbonat, som smeltes ved de temperaturene som er optimale for prosessen – omtrent 900 ⁰C. Den flytende formen bidrar til elektrolyse. De forhøyede temperaturene senker mengden elektrisitet som trengs for å elektrolysere, og får kalken til å felle ut av blandingen, noe som gjør det enkelt å samle opp. (Ved lavere temperaturer er kalken mer løselig, så den faller ikke ut.)

For å demonstrere prosessen bygde forskerne en enhet som inkluderer tre Fresnel-linser for å konsentrere sollys. To av disse varmer opp blandingen av litiumkarbonat og kalkstein. Det er de største linsene. Deres relative størrelse gjenspeiler det faktum at mesteparten av energien som trengs for prosessen går til å varme opp blandingen. Den tredje, mindre linsen fokuserer lys på en høyeffektiv solcelle, som gir den relativt lille mengden elektrisitet som trengs for å elektrolysere den varme karbonatblandingen.

Enheten er bare et proof of concept, ikke klar for kommersialisering. Den er liten, og den fungerer bare når det er sol – og periodisk drift er ikke ideelt for en industriell prosess. Forskerne foreslår å bruke smeltet salt til å lagre varme, et system som brukes i noen solvarmekraftverk. Det vil tillate prosessen å gå dag og natt. Elektrisiteten kan komme fra å bruke varmen til å generere damp for å snurre en turbin, som i et solvarmekraftverk, eller fra en hvilken som helst annen elektrisitetskilde.



Stuart lys , professoren i kjemi ved George Washington University som ledet arbeidet, anslår at prosessen, hvis den kan skaleres opp, kan være billigere enn konvensjonell kalkproduksjon. Han sier det er mer effektivt enn solcellepaneler fordi det bruker deler av solspekteret som solceller ikke effektivt kan konvertere til elektrisitet.

Prosessen krever fortsatt mye energi, sier C12 Energi Administrerende direktør Kurt House, som har utviklet produksjonsprosesser for lavkarbon betong. Det kommer an på hvordan du vil bruke solenergi, sier han. Hvis effektiviteten er så god som de sier den er, så er jeg enig, dette er veldig, veldig interessant. Men jeg er skeptisk.

gjemme seg