تبدیل دی اکسید کربن به سیمان / نوآوری دانشگاه میشیگان برای ساخت‌وساز پایدار

به گزارش تجارت اخبار ، در دوره بحرانی تغییرات آب و هوایی ، مقابله با دی اکسید کربن به یکی از مهمترین چالش های جهانی تبدیل شده است. در همین حال ، صنعت ساختمان نیز یکی از بزرگترین تولید کنندگان دی اکسید کربن است. اکنون ، محققان دانشگاه میشیگان یک فناوری نوآورانه را ارائه داده اند ، روشی که می تواند این تهدید زیست محیطی را به یک فرصت سازنده تبدیل کند. آنها موفق شده اند دی اکسید کربن را در هوا بچرخانند که می تواند در تولید سیمان نسل بعدی استفاده شود.

آینده ای که از آلودگی امروز ساخته شده است

تیمی از دانشمندان به سرپرستی دکتر چارلز مک کوری از دانشگاه میشیگان روشی را تدوین کرده اند که دی اکسید کربن را از جو جذب می کند و آن را به اگزالات فلزی تبدیل می کند. این ترکیبات تولید کنندگان ارزشمندی هستند که می توانند به عنوان پیش ساز برای تولید سیمان تمیزتر و پایدارتر استفاده شوند.

این نوآوری بخشی از یک پروژه مشترک با چرخه کربن یا مرکز تحقیقاتی 4C است که تحت وزارت انرژی ایالات متحده فعالیت می کند. این مرکز به سرپرستی استاد جنی یانگ در دانشگاه کالیفرنیا ، ایروین ، بر تبدیل دی اکسید کربن جذب شده به سوخت ها و مواد صنعتی متمرکز است.

تغییر در روند ساخت سیمان ؛ از سنگ آهک تا کربن بازیافت شده

سیمان پورتلند ، رایج ترین نوع سیمان در جهان ، با استفاده از مواد معدنی سنگ آهک و کلسیم تولید می شود و تولید آن حدود 2 ٪ از انتشار دی اکسید کربن جهانی است. تیم تحقیقاتی 4C راه حلی را ارائه داده است که می تواند این معادله را تغییر دهد: تبدیل مستقیم دی اکسید کربن به ماده ای که می تواند در فرآیند سیمان بدون نیاز به استخراج و پخت سنگ آهک مورد استفاده قرار گیرد.

این فرایند شامل استفاده از اگزالات فلزی به عنوان پیشوندهای سیمانی است. اما چالش اصلی در گذشته استفاده از فلز سرب زیادی به عنوان کاتالیزور در این واکنش ها بود. عنصری که تهدیدی برای محیط زیست و سلامتی به دلیل سمیت است.

پیشرفت تکنولوژیکی ؛ فلز سرب را به سطوح ایمن کاهش دهید

پیشرفت عمده در این پروژه توسعه پلیمرهای ویژه بود که محیط شیمیایی اطراف کاتالیزور را کنترل می کرد و میزان سرب مورد استفاده در سطح “میلیارد” (PPB) را کاهش می داد. این معادل ناخالصی های طبیعی در بسیاری از مواد تجاری است و از نظر بی خطر در نظر گرفته می شود.

پروفسور آناستازیا الکساندروا از UCLA ، همکار این پروژه ، خاطرنشان می کند که این کشف از “ناخالصی های به ظاهر ناچیز” ناشی شده است که نقش مهمی در تسهیل واکنش ها دارند. او معتقد است که در بسیاری از فرآیندهای صنعتی دیگر ممکن است چنین فرصتی برای کشف کاتالیزورهای پنهان وجود داشته باشد.

فرآیند الکترولیت که کربن را به بلوک ساختمان تبدیل می کند

در قلب این فناوری یک سیستم الکترولیت دو برقی قرار دارد. در یک الکترود ، دی اکسید کربن به یونهای اگزالات تبدیل می شود. در الکترود دیگر ، یونهای فلزی آزاد و با اگزالات ترکیب می شوند و اگزالات فلزی جامد تشکیل می دهند.

این ترکیبات جامد برای تولید سیمان کاربرد دارد و در عین حال دی اکسید کربن را به روشی پایدار و برگشت ناپذیر نگه می دارد. به گفته مک کوری ، این ترکیبات دی اکسید کربن را در شرایط عادی مجدداً کنترل نمی کنند و بنابراین برای ذخیره کربن پایدار مناسب هستند.

فرصت های شغلی و چالش های مقیاس پذیری

در حالی که بخش الکترولیز دی اکسید کربن در حال حاضر در مقیاس صنعتی در حال توسعه است ، در حال حاضر چالش اصلی مقیاس تولید اگزالات فلزی جامد است.

مک کوری می گوید: “اگرچه ما هنوز راه طولانی داریم ، اما معتقدم این روند توانایی تجاری سازی را دارد.” “کاهش نیاز به سرب یکی از اقدامات مهم برای اجرای این پروژه در مقیاس صنعتی بوده است.”

گامی جدید به سمت ساختمان سبز و کاهش کربن

طبق IE ، تبدیل مستقیم دی اکسید کربن به مصالح ساختمانی نه تنها نشان دهنده نوآوری در شیمی است ، بلکه می تواند به عنوان یک استراتژی پایدار و کارآمد برای مقابله با تغییرات آب و هوایی مورد استفاده قرار گیرد. این روش به سیمانیتوس اجازه می دهد تا ردپای کربن را تقریباً صفر تولید کند.

با توجه به نقش عظیم صنعت سیمان در انتشار گازهای گلخانه ای ، چنین فناوری هایی می توانند مسیر ساخت و ساز شهری ، صنعتی و زیرساختی را در سالهای آینده دگرگون کنند. این فقط گامی به سمت معماری سبز نیست ، بلکه یک پاسخ علمی به یکی از چالش های بزرگ قرن ما است: کنترل کربن فناوری.