211service.com
Nieuwe methode voor het maken van cement kan koolstofemissies verminderen
Onderzoekers van de George Washington University hebben een lomp ding in elkaar gezet waarvan ze zeggen dat het de energie in zonlicht efficiënt gebruikt om een nieuw chemisch proces aan te drijven om kalk te maken, het belangrijkste ingrediënt in cement, zonder kooldioxide uit te stoten. Het apparaat zet ongeveer de helft van de energie in zonlicht aan het werk (zonnepanelen zetten slechts 15 procent van de energie in zonlicht om in elektriciteit).
De productie van cement alleen al stoot 5 tot 6 procent van de totale door de mens veroorzaakte broeikasgassen uit, en het grootste deel daarvan komt van de productie van kalk. Een deel van de uitstoot van broeikasgassen door conventionele cementproductie is afkomstig van het gebruik van fossiele brandstoffen om kalksteen op te warmen tot hoge temperaturen - ongeveer 1.500 ⁰C. Het vervangen van fossiele brandstoffen door hernieuwbare energie is eenvoudig, maar niet per se economisch. Het nieuwe werk richt zich op een moeilijker probleem. Ongeveer 60 procent van de CO2-uitstoot bij de cementproductie is inherent aan het proces. Kalk wordt gemaakt door kalksteen - dat wil zeggen calciumcarbonaat - op te warmen totdat er koolstofdioxide vrijkomt.
Het nieuwe proces verandert de chemie. In plaats van koolstofdioxide uit te stoten, wordt het gas omgezet met behulp van een combinatie van warmte en elektrolyse om zuurstof en koolstof of koolmonoxide te produceren, afhankelijk van de toegepaste temperaturen. Zowel koolstof als koolmonoxide zijn nuttige producten die anders met fossiele brandstoffen zouden zijn gemaakt.
Om de elektrolyse praktisch te maken, mengden de onderzoekers vast calciumcarbonaat met vloeibaar lithiumcarbonaat, dat wordt gesmolten bij de temperaturen die optimaal zijn voor het proces - ongeveer 900 ⁰C. De vloeibare vorm is bevorderlijk voor elektrolyse. De verhoogde temperaturen verlagen de hoeveelheid elektriciteit die nodig is om te elektrolyseren en zorgen ervoor dat de kalk uit het mengsel neerslaat, waardoor het gemakkelijk te verzamelen is. (Bij lagere temperaturen is de kalk beter oplosbaar, zodat het niet neerslaat.)
Om het proces te demonstreren, bouwden de onderzoekers een apparaat met drie Fresnel-lenzen voor het concentreren van zonlicht. Twee daarvan verhitten het mengsel van lithiumcarbonaat en kalksteen. Dat zijn de grootste lenzen. Hun relatieve grootte weerspiegelt het feit dat de meeste energie die nodig is voor het proces gaat naar het opwarmen van het mengsel. De derde, kleinere lens richt het licht op een zeer efficiënte zonnecel, die de relatief kleine hoeveelheid elektriciteit levert die nodig is om het hete carbonaatmengsel te elektrolyseren.
Het apparaat is slechts een proof of concept, niet klaar voor commercialisering. Hij is klein en werkt alleen als het zonnig is - en intermitterend gebruik is niet ideaal voor een industrieel proces. De onderzoekers stellen voor om gesmolten zout te gebruiken om warmte op te slaan, een systeem dat wordt gebruikt in sommige thermische zonne-energiecentrales. Dat zou het proces dag en nacht laten verlopen. De elektriciteit kan afkomstig zijn van het gebruik van de warmte om stoom te genereren om een turbine te laten draaien, zoals in een thermische zonne-energiecentrale, of van een andere elektriciteitsbron.
Stuart licht , de hoogleraar scheikunde aan de George Washington University die het werk leidde, schat dat het proces, als het kan worden opgeschaald, goedkoper kan zijn dan conventionele kalkproductie. Hij zegt dat het efficiënter is dan zonnepanelen omdat het delen van het zonnespectrum gebruikt die zonnecellen niet efficiënt kunnen omzetten in elektriciteit.
Het proces kost nog steeds veel energie, zegt C12 Energie CEO Kurt House, die koolstofarme productieprocessen voor beton heeft ontwikkeld. Het komt er op aan hoe je zonne-energie wilt gebruiken, zegt hij. Als de efficiëntie zo goed is als ze zeggen, dan ben ik het ermee eens, dit is heel, heel interessant. Maar ik ben sceptisch.