將材料中的碳酸鈣或石灰巖換成鎂硅酸鹽,全球水泥工業將獲得3億噸減排量,這約相當于增加64億美元產值。照屆時全球水泥工業產值2500億美元計,這仍是一個明顯的增量。
2010年,全世界每年將生產超過30億噸水泥。
提及這個數字,不僅僅是因為每一棟在建的建筑都離不開水泥,更是因為它是未來二氧化碳減排的重點監督對象。
按照目前國內的平均水平,每生產一噸的水泥熟料,由碳酸鈣分解產生的二氧化碳就有0.5107噸,而這還僅僅是原料鍛燒分解階段的碳排放數字。"水泥生產過程中的二氧化碳排放分為直接排放和間接排放兩種,如若加上水泥窯燃料燃燒產生的二氧化碳以及熟料生產電耗等階段產生的,總量大約為0.8噸。水泥業是名副其實的碳排放大戶。"崔素萍說。作為北京工業大學材料學院的教授,她多年以來一直從事高性能水泥及建筑材料生產過程節能減排的研究工作。
與崔素萍所說的傳統水泥制造方法不同,英國的斯圖爾特·伊萬(StuartEvan)規劃了一副全新的水泥地圖。斯圖爾特是英國Novacem公司的主席。水泥是公司的拳頭產品。不過Novacem的水泥有些不一樣,他們將原料碳酸鈣替換成鎂硅酸鹽,結果每生產一噸水泥,只排放0.5噸的二氧化碳。而且,用這種水泥建筑房屋,它還能吸收二氧化碳。
為什么是碳負性?
"Novacem的水泥碳排放只有-0.1,也就是說,核算之后這種水泥不但不排放二氧化碳,還能吸收0.1噸的二氧化碳,碳減排的效益十分可觀。"斯圖爾特說。
從二氧化碳排放大戶到"吃"碳先鋒,Novacem公司的改變僅僅是替換原料,用鎂硅酸鹽取代常用的碳酸鈣或石灰巖。斯圖爾特在接受筆者采訪時并沒有透露這一技術是如何實現的,但分析了Novacem研制的這種水泥"碳負性"的原因:"我們在煅燒水泥熟料的過程中,把溫度從傳統的
有必要來了解一下平常生活中無處不在的水泥。
目前使用的主要有通用水泥、專用水泥和特性水泥三大類,其中產量占95%左右的是通用水泥,一般用來建造土木建筑工程,我們常說的硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥等都屬于通用水泥。它是以硅酸鈣為主的硅酸鹽水泥熟料,5%以下的石灰石或粒化高爐礦渣,適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料,國際上統稱為波特蘭水泥(PortlandCement)。
其實,Novacem公司采用鎂硅酸鹽取代常用碳酸鈣或石灰巖制造水泥的技術不算新鮮。在建筑行業內,這種辦法被稱為"鎂質水泥制品",一般都是采用氧化鎂、氯化鎂、水這三元體系經配置和加改性劑而制成。1867年,法國人索瑞爾用具有一定濃度的氯化鎂水溶液與活性氧化鎂粉末調配后得到了"鎂水泥石",由于這種水泥具有大理石般的光滑表面,被迅速的用于裝飾材料中,至今不少衛浴產品都采用鎂硅酸鹽材料的制品。
與碳酸鈣或石灰巖相比,鎂硅酸鹽原料中的碳分子減少,這也就保證了熟料煅燒階段二氧化碳的釋放。但鎂硅酸鹽原料也含有少量的碳分子,并不能完全杜絕二氧化碳的排放。斯圖爾特也承認了這一點,"要在熟料的制作中就完全杜絕二氧化碳的排放是不可能的,我們只能是相應地降低,通過降低煅燒溫度,新的一噸水泥只排放0.5噸二氧化碳,而過去這一數值為0.8。"
對于高硅酸鹽水泥來說,在原料煅燒過程中提高溫度可以在下配料的時候減少熔劑礦物,并且增加硅酸鹽礦物的含量和活性,最終達到提高熟料強度的目的。盡管并不清楚Novacem公司是如何在
水泥用適量水調和后,形成具有膠凝性質的漿體,經過凝結,強度逐漸增長而成為堅硬的石狀體。"鎂硅酸鹽制成的鎂水泥漿硬化體在空氣中放置后,會較大量地吸收空氣中的二氧化碳形成MgCO3(碳酸鎂)、MgCO3·3H2O(三水碳酸鎂)、4MgCO3·Mg(OH)2·4H2O(堿式碳酸鎂)等水化物,這使得生產總體上是‘碳負性''的。"
水泥的碳排賬本
對水泥減排的努力,Novacem公司并不是第一家。
早在2002年,澳大利亞生態技術公司就研發了一種采用廢料、粉煤灰、普通水泥和氧化鎂做成的"生態"水泥,利用有機廢料纖維來吸收二氧化碳。而科學家也嘗試用稻殼來生產水泥,因為稻殼富含二氧化硅(SiO2),而該成分是混凝土的重要成分,美國得克薩斯州Chk集團開發了一項技術,將稻殼放入熔爐利用
現在Novacem的技術等于更進一步。據披露,生態區域發展環保組織(BioRegional)建設顧問、兼英國土木工程師學會環境和可持續發展小組成員喬納森·艾塞克斯對新型水泥的發明表示了歡迎,他說:"英國氣候法案要求我們減少二氧化碳排放量,這就要每個部門都發揮其作用。建造業在環境影響方面尤其需要承擔更大的責任。"
而這種迫切,被斯圖爾特道破,"英國今年6月已經出臺了財政的碳預算,目標是到2020年將英國的溫室氣體排放量減少34%。這一具有法律效力的總體目標比歐盟承諾的減少20%的目標更高。建筑行業是未來的重點減排對象。"
來源:新浪