研究人员开发出低碳足迹的替代水泥,二氧化碳排放量可减少三分之二

2021年08月20日 阅读量:4

德国马丁路德大学哈勒-维滕贝格 (MLU) 和巴西帕拉大学的研究人员开发了一种气候友好型水泥替代品。当以前未使用的铝土矿开采的覆盖层用作原材料时,生产过程中的二氧化碳 (CO2 ) 排放量最多可减少三分之二。发现替代品与传统的波特兰水泥一样稳定。结果发表在可持续材料和技术上。

房屋、工厂、楼梯、桥梁、水坝,这些结构都离不开水泥。据估计,2020 年全球生产了近 60 亿吨水泥。水泥不仅是一种重要的建筑材料,而且约占人造 CO 2排放量的8% 。MLU 地球科学与地理研究所的 Herbert Pöllmann 教授解释说,波特兰水泥传统上是使用各种原材料制成的,包括石灰石,这些原材料被燃烧形成所谓的熟料。在这个过程中,碳酸钙被转化为氧化钙,释放出大量的二氧化碳。由于 CO 2是温室气体,研究人员多年来一直在寻找波特兰水泥的替代品。

 

一种有前景的解决方案是硫铝酸钙水泥,其中大部分石灰石被铝土矿替代。然而,铝土矿是铝生产中一种抢手的原材料,并且不能无限量供应。与巴西矿物学家一起,MLU 团队现在找到了替代品的替代品,可以这么说:他们不使用纯铝土矿,而是使用覆盖层:贝尔特拉粘土,这层粘土的厚度可达 30 米,覆盖了地球热带地区的铝土矿沉积物,例如亚马逊盆地,Pöllmann 解释说,它含有足够的含铝矿物质以确保优质水泥。它还可以大量供应,无需额外处理即可加工。另一个优点:无论如何都必须去除 Belterra 粘土。

尽管没有碳酸钙就不能完全生产水泥,但至少 50% 到 60% 的石灰石可以用贝尔特拉粘土代替。该过程还有另一个与环境相关的优势:燃烧过程只需要比波特兰水泥低 1,250 摄氏度(2282 华氏度)- 200 度(392 华氏度)的温度。我们的方法不仅在化学转化过程中释放的 CO2更少,而且在加热回转窑时也释放出更少的 CO 2 ,Pöllmann 说。通过结合这些效应,水泥生产过程中的CO 2排放量最多可减少三分之二。

 

在广泛的实验室测试中,矿物学家能够证明他们的替代水泥满足传统波特兰水泥的所有质量要求。进一步的研究项目现在将调查德国是否也有适合水泥生产的覆盖层来源。含有铝含量较低的粘土矿物的原材料尤其适用于低等级混凝土就足够的建筑项目,Pöllmann 解释说,这里仍有巨大的潜力进一步减少二氧化碳排放。

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