全球變暖和經(jīng)濟(jì)適用房是公眾辯論的兩個(gè)主要話題。氣候保護(hù)是通過(guò)減少溫室氣體二氧化碳 (CO2) 的排放來(lái)實(shí)現(xiàn)的。住房是通過(guò)建造更多的住房而產(chǎn)生的。這需要混凝土，這是現(xiàn)代世界中最重要的建筑材料。乍一看，混凝土似乎沒(méi)有問(wèn)題。它不含任何化石燃料，無(wú)毒，不會(huì)以塑料垃圾的形式漂浮在海洋中。但這種印象具有誤導(dǎo)性，因?yàn)樗嗌a(chǎn)目前是全球最大的 CO2排放工業(yè)排放源，約占 8% 或 27 億噸 CO2每年。這是因?yàn)榛剂?主要是煤)在 1,000 攝氏度左右的溫度下燃燒，并在 1,450 攝氏度左右燒結(jié)。
混凝土用途廣泛，價(jià)格低廉，堅(jiān)硬，幾乎可以澆鑄成任何形狀。原則上，它僅由沙子、礫石、水和粘合劑水泥組成。后者是由石灰、粘土和其他一些成分煅燒而成，在硬化過(guò)程中形成穩(wěn)定的硅酸鈣水合物，這些水合物是混凝土性能的關(guān)鍵。
然而，問(wèn)題恰恰在于石灰(碳酸鈣的煅燒3)，因?yàn)閷?duì)于產(chǎn)生氧化鈣(CaO)的每個(gè)分子中，溫室氣體CO的所謂的“熟石灰”或“生石灰”，一個(gè)分子2是釋放。世界每年生產(chǎn)約 45 億噸水泥，這相當(dāng)于產(chǎn)生 27 億噸 CO2。這相當(dāng)于大約一半的年度CO2的所有運(yùn)輸?shù)呐欧帕俊Ｖ袊?guó)約占水泥生產(chǎn)排放的 50%，德國(guó)約占 1.5%。
通過(guò)用硅酸鈉研磨生石灰，避免了對(duì)環(huán)境有害的石灰煅燒
德國(guó)美因茨約翰內(nèi)斯古騰堡大學(xué) (JGU) 的化學(xué)家現(xiàn)已開(kāi)發(fā)出一種方法，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，該方法可以大幅減少水泥生產(chǎn)中的CO2排放。在這個(gè)過(guò)程中，生石灰 (CaCO3) 不再在燃煤窯中轉(zhuǎn)化為生石灰，而是簡(jiǎn)單地與固體硅酸鈉 (Na2SiO3)。該研磨步驟產(chǎn)生一種“活化”的中間體，其中包含均勻分布的水泥成分。當(dāng)與氫氧化鈉溶液反應(yīng)時(shí)，會(huì)形成結(jié)構(gòu)類(lèi)似于硅酸鈣水合物的產(chǎn)物。水泥漿的形成和與水的凝結(jié)通過(guò)復(fù)雜的級(jí)聯(lián)反應(yīng)進(jìn)行，其基本步驟已使用高科技方法進(jìn)行分析闡明。
雖然石灰的煅燒需要 1,000 至 1,500 攝氏度的溫度，但研磨步驟在室溫下進(jìn)行。在每噸 120 千瓦時(shí)，研磨傳統(tǒng)水泥的機(jī)械??能輸入僅為煅燒過(guò)程所用能量的 10% 左右。然而，這僅相當(dāng)于在水泥生產(chǎn)中燃燒化石燃料所節(jié)省的能源和相關(guān)的 CO2排放。更重要的是，繞過(guò)石灰煅燒可以理想地避免千兆噸級(jí)的CO2排放。由于研磨是水泥行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)過(guò)程，因此可以想象從實(shí)驗(yàn)室到工業(yè)規(guī)模實(shí)施該過(guò)程。
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