水泥在生产过程中,一般会产生大量的二氧化碳。无论是水泥材料本身,还是烧窑过程中的燃料,都是二氧化碳的重要来源。因为这个原因,水泥也被称之为“碳污染重源”。
就在前段时间,美国麻省理工居然开发出了一款零排放的水泥。无论你生产多少吨,它都不会产生一丝二氧化碳。情况真的是这样吗?
传统水泥的污染有多严重
在讲新型水泥之前,我们先来讲讲水泥在生产过程中,对空气污染有多严重。根据科学家的检测,在全球碳排放过程中,有8%的二氧化碳是来自于水泥。别看这数据不大,其实它比全球卡车加起来排放的二氧化碳还要多。
而这些二氧化碳又分属两个部分。第一部分是水泥在生产过程中的碳酸盐分解。比如像碳酸钙这类物质,经常泡着泡着,就让钙离子析出来了。在这种情况下,碳酸根就会转化成二氧化碳,从而增大碳排放的当量。
其次就是燃料燃烧的碳排放。毕竟现在许多水泥都是产自窑炉,而窑炉的燃烧又需要煤炭等物质来供应。所以在这种情况下,燃料就成了二氧化碳的第二大来源。
正因如此,所以整个建筑行业俨然成为了重污染源。如果这种情况得不到改善的话,到时候地球的温室效应会更加严重。
零污染的新型水泥?
针对这种情况,美国的SublimeSystems公司提出了一个新的概念,那就是电解水泥。啥叫电解水泥?也可就是通过电解反应,将石灰石、石膏、海藻酸钙等物质中的钙离子给电解出来。
随着钙离子沉积越来越多,它就形成了水泥材料的基本钙源。在这种情况下,只需要往钙源里添加一些其它成分,就能让沉积的钙离子转化成水泥了。
和传统的窑炉模式相比,电解水泥的方法更加绿色。因为它直接省略了燃料燃烧排放二氧化碳这个流程。根据科学家的测算,窑炉每生产一吨水泥,可以产生半吨二氧化碳。由此可见,一旦电解水泥的技术被铺开以后,全球将会减少多少吨的碳排放。
首席执行官Leah Ellis博士
毕竟像电力这种清洁能源,完全可以由风力、光伏、核聚变等方式来提供。所以相比于烧煤的窑炉来说,电解水泥几乎等同于零污染。
除了污染比较少以外,电解水泥的成本还特别低。由于电解水泥省去了破碎、搅拌混合、烧制、烘干等一系列步骤。所以相比于窑炉水泥而言,电解水泥的成本可以忽略不计。其效果有点类似于正常盖房子和3D打印房子之间的区别。
正因如此,所以该公司的创始人蒋业明对外宣称:“今后电解水泥的技术,将会成为一项重塑重工业的技术!”
因为目前所有的建筑行业都得依靠水泥来奠基。所以一旦用电解水泥取代窑炉水泥的话,全球碳排放量将会急剧减少,全球建筑行业的成本也会降到难以置信的地步。
SublimeSystems公司的愿景
为了应证自己的目标,蒋业明甚至将自己的公司取名为“崇高系统”,也就是刚才提到的SublimeSystems。从公司创始人的取名中也可以看出,他们确实对这个美好愿景抱有期望。
值得一提的是SublimeSystems公司创始人 蒋业明是台湾省人 ,是美国工程院院士、麻省理工的材料系教授。
按照蒋业明和同事利亚·埃利斯的说法,SublimeSystems公司争取在2025年之前,将每吨水泥的成本降到100美元以下。在2030年之前,继续把成本降到25美元以下。
要知道,目前国内一吨水泥的成本是300-400元,美国更是达到了600元以上。如果SublimeSystems公司真的能把水泥价格降到25美元,也就是150块钱,那绝对能够重塑建筑行业。
当然了,就目前的情况来看,SublimeSystems公司的电解水泥业务,还在扩展当中。比如在东南亚就有一家SublimeSystems的分公司。他们跟皇象水泥一起合作,试图打造一个年产3万吨的试点工厂。
一旦这个工厂实现盈利,到时候SublimeSystems再把该工厂的模式进行全盘复制。通过一个脉络状的方式,将电解水泥厂开到世界各国。把规模做起来后,电解水泥的价格自然而然就降下来了。这也是SublimeSystems公司取名为“崇高系统”的底气所在。
当然了,针对SublimeSystems的新产品,许多人质疑这可能不是真正意义上的水泥。假如用他们来做建筑材料的话,说不定到时候可能会面临房屋坍塌的惨剧。
面对人们的质疑,SublimeSystems特意做了一个实验测试。根据测试结果来看,电解水泥的特质有点类似于波特兰水泥。这是一种极度均匀的水泥,不仅质量上乘,硬度还特别大。所以就安全层面上来讲,电解水泥还是挺靠谱的。
除了在安全方面占据优势以外,电解水泥还能与传统水泥兼容。也就是说,无需改变现有混凝土的配方,电解水泥就能随意与之进行混搭。
在这种情况下,电解水泥的应用范围就比较广泛了。无论是房屋建造,还是桥梁建设,只要缺水泥了,就能用电解水泥来替补。工人们无需再设计新的混凝土配料配比,就能轻松将其掺入到建筑物本体当中。这样一来,就能极大的提高生产建设效率。
总而言之,相比于传统水泥而言,电解水泥有四大优势。 那就是污染少,成本低,生产简单,以及原料不受限制。
在这种情况下,生产方可以对那些富含钙源的物质随意获取。比如像粘土、沙子、矿渣、粉煤灰等物料,都能成为电解水泥的原料。
到时候做出以后,无需再搅拌机搅拌,直接用就行。水泥质量还挺均匀,谁见谁不爱?所以说,一旦电解水泥真正实现量产的话,确实是一种有益于人类的新型材料。
不一定能改善全球污染困境
只不过,虽然电解水泥的妙处如此之多。 但要想让SublimeSystems公司达到一个改变全世界的境界,估计还是有一定的难度。
就拿碳排放来说,电解水泥采用的是清洁能源,所以它可以在一定程度上减少全球碳排放。但这也仅仅只是“一定程度上”而已。因为从宏观角度上来看,目前全球碳排放的主要来源,其实是火力发电和工厂产生的,它们才是碳污染的罪魁祸首。
火电厂
根据相关学者提供的数据,2022年全球25%的碳排放来自于火电厂,21%的碳排放来自其他重工业工厂。所以相比于8%的水泥窑炉碳排放,完全是大巫见小巫。
由此可见,只要全球的能源格局不发生改变的话,碳排放的问题就永远解决不了。 因为SublimeSystems公司只是从建筑材料的角度出发,并没有从整个能源的角度进行出发。 所以就算SublimeSystems公司把电解水泥做到极致,也改变不了现有的二氧化碳排放局势。
至于如何才能从能源角度上进行大改,估计也就只有马斯克这种“神人”能够解决了。毕竟马斯克的两家公司,特斯拉和SolarCity,就是专注于能源革新的。
可以说,假如SublimeSystems公司可以和马斯克进行合作的话,说不定就可以实现改变世界的夙愿。不然的话,这条路将是道阻且长。
结语
笔者认为,关于这个电解的可持续水泥,优势还是比较多的。比如钙源丰富,生产工艺流程比较简单,成本低廉,而且还无污染。
但是,这个所谓的无污染, 仅仅只是在材料方面 。 至于全球污染的大头,能源方面,就不是一款水泥能够解决的了。
要牵涉整个产业链,从供电就做不到0碳排。 不过,一但有一天能源逐渐过渡到清洁能源后,SublimeSystems公司可能将成为垄断技术的大头。