Έρχεται η παραγωγή τσιμέντου με την χρήση διοξειδίου του άνθρακα

Τι θα γινόταν αν τα κτίρια του αύριο κατασκευάζονταν από τη σημερινή ρύπανση; Ερευνητές από το Μίσιγκαν το κάνουν πραγματικότητα.

Mετατροπή του διοξειδίου του άνθρακα

Μια ομάδα ερευνητών με επικεφαλής τον χημικό του Πανεπιστημίου του Μίσιγκαν, Charles McCrory, ανέπτυξε μια μέθοδο για τη δέσμευση διοξειδίου του άνθρακα και τη μετατροπή του σε οξαλικά άλατα μετάλλων, ένα πολύτιμο δομικό στοιχείο που μπορεί να χρησιμεύσει ως πρόδρομοι για την παραγωγή τσιμέντου.

«Αυτή η έρευνα δείχνει πώς μπορούμε να πάρουμε διοξείδιο του άνθρακα, το οποίο όλοι γνωρίζουν ότι είναι ένα απόβλητο με μικρή έως μηδενική αξία, και να το ανακυκλώσουμε σε κάτι πολύτιμο», δήλωσε ο McCrory, αναπληρωτής καθηγητής χημείας και μακρομοριακής επιστήμης και μηχανικής, σε μια ανακοίνωση.

Η έρευνα προέκυψε από την εργασία του McCrory με το Κέντρο για το Κλείσιμο του Κύκλου του Άνθρακα (4C), ένα Κέντρο Έρευνας Ενεργειακών Συνόρων που χρηματοδοτείται από το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ.

Μετατροπή αποβλήτων σε τοίχους

Ένα σημαντικό σημείο εστίασης ήταν το τσιμέντο. Ο πιο ευρέως χρησιμοποιούμενος τύπος, το τσιμέντο Portland, κατασκευάζεται από ασβεστόλιθο και ορυκτά πλούσια σε ασβέστιο. Η παραγωγή του είναι εξαιρετικά ενεργοβόρα και συμβάλλει σημαντικά στις παγκόσμιες εκπομπές άνθρακα.

Η λύση τους περιελάμβανε μεταλλικά οξαλικά, τα οποία είναι απλά άλατα που μπορούν να λειτουργήσουν ως πρόδρομες ουσίες του τσιμέντου. Προηγούμενες μελέτες είχαν δείξει ότι ο μόλυβδος θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ως καταλύτης για τη μετατροπή του διοξειδίου του άνθρακα σε μεταλλικά οξαλικά. Ωστόσο, αυτή η διαδικασία απαιτούσε μεγάλες ποσότητες μολύβδου, γεγονός που εγείρει σοβαρές περιβαλλοντικές και υγειονομικές ανησυχίες.

«Τα μεταλλικά οξαλικά αντιπροσωπεύουν ένα ανεξερεύνητο μέτωπο—χρησιμοποιώντας ως εναλλακτικά τσιμεντοειδή υλικά, πρόδρομες ουσίες σύνθεσης, ακόμη και λύσεις αποθήκευσης διοξειδίου του άνθρακα», δήλωσε ο Jesús Velázquez, συν-επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης και αναπληρωτής καθηγητής χημείας στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, στο Ντέιβις.

Χρησιμοποιώντας ειδικά σχεδιασμένα πολυμερή για τον έλεγχο του άμεσου περιβάλλοντος γύρω από τον καταλύτη μολύβδου, η ομάδα 4C μείωσε την ποσότητα μολύβδου που απαιτείται για την ανίχνευση των επιπέδων, σε μέρη ανά δισεκατομμύριο. Αυτά τα επίπεδα είναι παρόμοια με τις φυσικές ακαθαρσίες που υπάρχουν ήδη σε πολλά εμπορικά υλικά με βάση τον άνθρακα.

«Οι καταλύτες συχνά ανακαλύπτονται τυχαία και οι επιτυχημένες βιομηχανικές συνθέσεις είναι συχνά πολύ περίπλοκες. Αυτοί οι καταλύτες-κοκτέιλ ανακαλύπτονται εμπειρικά μέσω δοκιμής και λάθους», δήλωσε η Αναστασία Αλεξάντροβα, συν-επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης και καθηγήτρια χημείας και επιστήμης υλικών στο UCLA.

«Σε αυτή την εργασία, έχουμε ένα παράδειγμα ίχνους πρόσμειξης μολύβδου που στην πραγματικότητα είναι καταλύτης. Πιστεύω ότι υπάρχουν πολλά περισσότερα τέτοια παραδείγματα στην πρακτική της κατάλυσης και επίσης ότι αυτή είναι μια ανεξερεύνητη ευκαιρία για την ανακάλυψη καταλυτών».

Τα ηλεκτρόδια οδηγούν τον μετασχηματισμό του τσιμέντου

Η διαδικασία λειτουργεί χρησιμοποιώντας ένα σύνολο ηλεκτροδίων. Στο ένα ηλεκτρόδιο, το διοξείδιο του άνθρακα μετατρέπεται σε ιόντα οξαλικού που διαλύονται στο διάλυμα. Στο άλλο, ένα μεταλλικό ηλεκτρόδιο απελευθερώνει ιόντα που συνδυάζονται με το οξαλικό για να σχηματίσουν στερεά οξαλικά άλατα μετάλλων. Αυτά τα στερεά μπορούν στη συνέχεια να χρησιμοποιηθούν ως πρόδρομοι για καθαρότερη παραγωγή τσιμέντου.

Ο McCrory λέει ότι μόλις το διοξείδιο του άνθρακα μετατραπεί σε στερεό οξαλικό μέταλλο, παραμένει σταθερό και δεν θα επανέλθει σε διοξείδιο του άνθρακα υπό κανονικές συνθήκες. Προσθέτει ότι ένα μέρος της διαδικασίας—η ηλεκτρόλυση του διοξειδίου του άνθρακα—έχει ήδη αναπτυχθεί σε μεγάλη κλίμακα. Η επόμενη πρόκληση είναι να καταλάβουμε πώς να αναβαθμίσουμε το βήμα που παράγει το στερεό οξαλικό μέταλλο.

«Είμαστε πολύ μακριά, αλλά νομίζω ότι είναι μια κλιμακούμενη διαδικασία», είπε.

«Ένας από τους λόγους για τους οποίους θέλαμε να μειώσουμε τον καταλύτη μολύβδου σε μέρη ανά δισεκατομμύριο είναι οι προκλήσεις της κλιμάκωσης ενός καταλύτη με τεράστιες ποσότητες μολύβδου. Δεν θα ήταν περιβαλλοντικά λογικό, διαφορετικά.»

Πηγή: Pagenews.gr