SublimeCement заявляет, что готова начать масштабное производство «самого чистого в мире цемента», который соответствует отраслевым стандартам производительности, использует электролизеры при комнатной температуре вместо печей, работающих на ископаемом топливе, и использует различные исходные материалы с нулевым выбросом углерода. Традиционный процесс производства бетона производит одну тонну углекислого газа на каждую тонну произведенного цемента. Глобальные выбросы углекислого газа в 2022 году составят примерно 4,1 миллиарда тонн, причем на один только Китай придется более половины.
Так что это тоже огромная возможность; Когда вступят в силу мандаты по декарбонизации и налоги на выбросы углерода, тот, кто сможет первым произвести экономически конкурентоспособную, полностью безуглеродную альтернативу цементу в глобальном масштабе, сможет сидеть на огромном печатном станке для денег.
Нет недостатка в альтернативах бетону с низким содержанием углерода и улавливанию углерода, но Sublime Systems, дочернее предприятие MIT, представляет особый интерес, поскольку он использует новый электрохимический метод для производства цемента, который имеет «настоящий нулевой уровень углерода», а не «чистый нулевой уровень углерода» или «связывание углерода», поскольку он может полностью исключить выбросы углерода в двух ключевых точках производственного процесса, где они обычно производятся.
При традиционном производстве цемента известняк нагревается примерно до 1400°C (2552°F), первого крупного источника выбросов, путем сжигания ископаемого топлива для получения чистой извести. Однако известняк на 50% состоит из углекислого газа, и когда печь нагревается и выделяет углекислый газ, его трудно уловить, поскольку углекислый газ смешивается с дымовыми газами.
Подход Sublime совершенно другой: он использует электролиз. Соучредители компании доктор Лия Эллис и доктор Цзян Имин опубликовали на Medium статью, подробно объясняющую этот метод, но основной процесс заключается в следующем.
Вода расщепляется при pH, близком к нейтральному, образуя водород и кислород, создавая при этом градиент pH между двумя электродами. Кальцийсодержащие минералы реагируют с кислотой, образующейся на аноде, с образованием растворенных ионов кальция, которые затем мигрируют к катоду. Когда их pH достигает по крайней мере 12,5, они вступают в реакцию со щелочью, вырабатываемой катодом, выпадая в осадок в виде твердого гидроксида кальция, который также известен как строительная известь или гашеная известь.
Эта известь может напрямую заменить традиционное производство цемента. Основатели говорят, что Sublime разработала этот метод, который теперь более энергоэффективен, не требует производства водорода, может разделять газовые потоки кислорода и углекислого газа, может непрерывно извлекать известь из реактора и производиться с использованием стандартного электролизного оборудования.
Этот процесс очень гибок и может использовать множество различных сырьевых материалов. Его также можно использовать, если доступен только известняк низкого качества. Этот процесс не может избежать образования углекислого газа, но, по крайней мере, он производится в чистом, низкотемпературном состоянии и предварительно спрессован до 10 бар, что упрощает его улавливание и хранение. По сравнению с обычным производством цемента, потребление энергии и выбросы значительно сокращаются.
Для получения действительно безуглеродного цемента этот процесс позволяет извлечь чистый кальций из примесей, таких как кремнезем, магний, железо или алюминий, и переработать его в материалы более высокого качества во время производства. Лучше всего то, что все это происходит при комнатной температуре, без необходимости использования горелки или электрического нагрева.
Sublime утверждает, что это «единственный бетон, в котором не используется ископаемое топливо, который можно масштабировать и который может заменить традиционный цемент».
Несколько дней назад Sublime объявила, что ее продукты получили сертификат ASTMC1157. Это отраслевой стандарт, основанный исключительно на требованиях к производительности, с параметрами испытаний, включая развитие прочности, долговечность, усадку, удержание воды, содержание воздуха, время схватывания, плотность, раннее затвердевание и растрескивание. Это означает, что цемент Sublime теперь можно использовать в соответствии с основными строительными нормами США и международными нормами.
Согласно аналитическому обзору Белфер-центра Гарвардского университета на 2022 год, стоимость улавливания углерода при производстве цемента составляет от 19 до 205 долларов за тонну углекислого газа. Таким образом, не зная, о каком конце шкалы говорит Sublime, первый чистый цементный продукт компании может стоить где-то на 15-158% дороже, чем цена ее грязных конкурентов.
На производство бетона приходится около 8% общих мировых выбросов CO2 — это огромная отрасль, и декарбонизированные альтернативы внесут огромный вклад в гонку по достижению нулевого уровня выбросов углерода к 2050 году.