突破正在帮助水泥和钢铁实现电动化
时间：2022-10-25 20:21
如果人类今天要从零开始建立现代文明，水泥和钢铁的使用将是不可避免的。然而，我们宁愿不使用制造这些材料的原始方法。幸运的是，近年来的一系列创新很可能使这个梦想成为可能。
几千年来，水泥和钢铁的生产方法基本相同。把矿石从矿井里取出来，放在燃煤炉里烧掉。在这个过程中，会产生大量的温室气体排放和大量的采矿废料。
随着减排的紧迫性越来越大，政策制定者们把重点放在了清理电网、交通甚至农业上。工业部门的温室气体排放量占全球温室气体排放量的20%以上，其中水泥和钢铁占绝大多数，但工业部门却没有受到太多关注。
人们普遍认为，减少工业部门的排放将是最艰巨的任务之一。突破性能源投资公司的Eric Toone说，水泥和钢铁“并不是重要的科学研究课题”。
考虑到水泥厂和钢铁厂可以使用50年甚至更长时间，为解决排放问题而请来的顾问往往得出结论，必须使用昂贵的碳捕获和存储技术。这种说法正在开始改变。
在过去的几年里，一系列的创新使得使用清洁电力来生产水泥和钢铁成为可能。其结果通常是:没有温室气体排放，更低的能源使用，更低的废物产生，通常根本没有火灾。
以总部位于科罗拉多州的初创公司Electra为例，该公司开发了一种生产无排放铁的新方法。炼铁过程占钢铁排放的90%，Electra炼铁温度仅为60摄氏度——比咖啡温度还低——而不是在燃煤炉中使用1600摄氏度。
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Starlight Ventures联合创始人帕特里夏?韦克斯勒(Patricia Wexler)表示:“低温生产的超级有趣之处在于，它不仅使生产过程更加绿色，而且能耗更低。”这些技术现在“与其说是科学上的挑战，不如说是实现上的挑战”。
另一个例子是Chement公司，一家总部位于伊利诺斯州的初创公司发明了一种在室温下生产水泥的方法。这种化学反应是这样的，即使不烧煤，这个过程也会产生二氧化碳，它是一种纯气体。这样一来，与现有水泥窑排放的碳排放相比，捕获碳排放的成本只是很小的一部分。
卡内基梅隆大学(Carnegie Mellon University)副教授、Chement联合创始人维卡特?维斯瓦纳坦(Venkat Viswanathan)表示:“我们日复一日地获取材料，并对这些材料进行改造。”“通常这种转化是在化石燃料产生的热量的高温下完成的。但现在我们可以用低温下的电来做到这一点。”
还有其他的想法，仍然依靠高温，但摆脱了煤炭。在过去的十年里，波士顿金属公司一直在开发一种利用电力将铁矿石转化为铁的方法。它的原理是在1400摄氏度的温度下熔化矿石，然后将大量的电流通过矿石。如果电力来自无碳来源，那么它生产的铁也是无排放的。
另一个例子是Sublime Systems公司，这是一家总部位于波士顿的初创公司，它用两步制水泥。这两个步骤都可以使用无碳电力，但其中一个步骤需要将材料加热到1 400摄氏度。就像Chement一样，化学过程不可避免地会释放二氧化碳，但作为一种纯气体，它可以被捕获并更便宜地埋在地下。
韦克斯勒说:“我相信，由于地缘政治和制度的力量，如果我们目前的势头能够保持下去，那么在五年内，我们将开始看到重做生产方式的重大承诺。”
布隆伯格?2022
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