Miljö
Ny metod för koldioxidfri tillverkning av cement
Istället för att bränna kalkstenen vid 1 450 grader med kol använder MIT en elektrolys. Deras metod kan eventuellt ge koldioxidfri cement.
Cementproduktionen står för åtta procent av de globala koldioxidutsläppen och kommer i Sverige på en andra plats efter stålindustrin. Den så kallade portlandcement som vi har använt i nära 200 år är en blandning av finmalen kalksten, sand och lera som bränns till cementklinker vid temperaturer på omkring 1 450 grader.
Energikällan är kol, och för att framställa ett ton cement går det åt cirka 200 kg kol. Men tillverkningsprocessen innehåller även en andra källa till utsläpp. Cirka 60 procent av koldioxiden uppstår vid den kemiska reaktion som sker när kalkstenen upphettas.
”I dag släpps omkring ett kilo koldioxid ut för varje tillverkat kilo cement. Det innebär att uppemot 3-4 gigaton cement och koldioxidutsläpp sammantaget produceras årligen, och mängden förutspås öka. Globalt förväntas antalet byggnader ha fördubblats till år 2060, vilket motsvarar att man bygger ett nytt New York var 30:e dag”, säger Yet-Ming Chiang på MIT:s hemsida.
Det fossila bränslet ersätts
Hans team har utvecklat en metod som eventuellt kan eliminera utsläppen. Där ersätts det fossila bränslet av en elektrolysör. De två elektroderna i vattnet producerar syrgasbubblor och syra – respektive vätgasbubblor och en bas.
Forskarna löser upp den malda kalkstenen i syran, och processen ger en koncentrerad ström av helt ren koldioxid. Den andra elektroden skapade kalciumhydroxid, även kallat släckt kalk – som sedan kan processas till cement. Slutprodukten består då i huvudsak av kalciumsilikat.
Vid konventionell cementproduktion är koldioxiden ofta starkt förorenad av kolmonoxid och kväveoxider – men med en ren produkt skulle den exempelvis kunna användas för kolsyrade drycker eller inom oljeindustrin. Oavsett släpper den kontrollerade processen inte ut växthusgasen i miljön.
MIT har en del arbete kvar innan processen kan bli användbar kommersiellt. Forskarna vill bland annat se om det går att sammanföra vätet och syret som separeras i elektrolysen. Deras inledande beräkningar talar för att detta skulle kunna göras i en bränslecell, eller genom en förbränning som driver själva processen. Det skulle kunna ge en tillverkning som endast genererar cement och vattenånga. MIT:s studie har publicerats i den vetenskapliga tidskriften PNAS.
