روش دمای پایین برای کربن زدایی سنگ آهک، دی اکسید کربن را به عنوان یک ماده معدنی قفل می کند | پژوهش

محققان در بریتانیا فرآیندی را توسعه داده‌اند که می‌تواند انتشار کربن مرتبط با تولید سیمان را به شدت کاهش دهد. فرآیند در دمای پایین هم هیدروکسید کلسیم و هم کربنات سدیم تولید می کند و دی اکسید کربنی که در غیر این صورت آزاد می شود به عنوان یک ماده معدنی پایدار و مفید ذخیره می شود.

کربن زدایی سنگ آهک، فرآیند اصلی مورد نیاز برای تولید سیمان، مسئول 7 درصد از کل انتشار دی اکسید کربن جهانی است. برای دستیابی به اهداف آب و هوایی، صنعت پردازش سنگ آهک به روش های جایگزین نیاز دارد.

مسیر سنتی کربن‌زدایی کربنات کلسیم با کلسینه کردن در دمای 700 تا 900 درجه سانتی‌گراد آغاز می‌شود. هم این واکنش کربن زدایی و هم سوزاندن سوخت های فسیلی برای گرم کردن واکنش باعث انتشار دی اکسید کربن می شود. به طور کلی گرفتن دی اکسید کربن نسبتا رقیق آزاد شده از کوره های کلسینه غیرممکن است، بنابراین بسیاری از این دی اکسید کربن در جو آزاد می شود.

تئودور هانین، هاجیمه کینوشیتا و همکارانش در دانشگاه شفیلد فرآیند مقیاس‌پذیر جدیدی را پیشنهاد کرده‌اند که کربنات کلسیم را کربن‌زدایی می‌کند و هیدروکسید کلسیم (که می‌تواند برای تولید کلینکر سیمان استفاده شود) و کربنات سدیم تولید می‌کند. این شامل واکنش کربنات کلسیم با محلول آبی هیدروکسید سدیم تحت دما و فشار اتمسفر است و در کمتر از پنج دقیقه به 70 تا 80 درصد تبدیل می‌رسد.

با تولید کربنات سدیم، واکنش دی اکسید کربن را به شکل معدنی پایدار و از نظر اقتصادی مطلوب جدا می کند. یک چیز این است که ما نیازی به گرم کردن آن نداریم. تنها کاری که باید انجام دهیم این است که مخلوط کنیم. کینوشیتا توضیح می دهد که بسیار ساده است. یک چیز دیگر حذف CO است₂ از مواد خام و جذب CO₂ در همان زمان اتفاق می افتد. من فکر می کنم که بسیار مهم است. این تیم همچنین نشان داده است که سنگ آهک صنعتی یک ماده اولیه کاربردی است.

روپرت مایرز، مدرس ارشد مهندسی مواد پایدار در امپریال کالج لندن در بریتانیا، نگرانی هایی در مورد افزایش واکنش دارد: «معایب استفاده از هیدروکسید سدیم در اینجا قابل توجه است و احتمالاً به این معنی است که این فناوری برای کربن زدایی سیمان مفید نیست. تولید یا کاربرد صنعتی در مقیاس انبوه.’

فناوری برای تولید هیدروکسید سدیم در مقادیر کافی با الکترولیز آب دریا وجود دارد. با این حال، مشکلات به دلیل تولید گاز کلر سمی و اسید هیدروکلریک ایجاد می شود. اگرچه این محصولات جانبی مبتنی بر کلر در صنایع تصفیه فاضلاب و پلاستیک کاربرد دارند، اما احتمالاً مازاد آن وجود خواهد داشت.

هانین پیشنهاد می کند که پتانسیل ایجاد شبکه گسترده تری از محصولات مفید وجود دارد. یکی از محصولات جانبی ساخت هیدروکسید سدیم، هیدروژن است و مردم می‌خواهند هیدروژن را در مقیاس بزرگ بسازند، زیرا انقلاب سبز را به پیش خواهد برد. شما هیدروکسید سدیم دریافت می کنید، هیدروژن دریافت می کنید، کلر دریافت می کنید، اما همچنین آبی دریافت می کنید که نمک از آن حذف شده است که به طور بالقوه می تواند برای آب آشامیدنی استفاده شود. بنابراین یک رابطه همزیستی وجود دارد که می تواند حول این فرآیند ایجاد شود.

ما نمی‌توانیم همه مسائل را فوراً حل کنیم. چیزهایی وجود دارد که مردم نگرانی دارند. ما باید این موارد را یکی یکی بررسی کنیم و این مسائل را یکی یکی حل کنیم.» کینوشیتا اضافه می کند. این فرآیند پتانسیل بسیار خوبی برای حل مشکلی که در حال حاضر داریم دارد. ارزش این را دارد که دنیا بداند. شاید افراد دیگری شروع به تحقیق در این مورد کنند و سپس آنها نیز بتوانند راه حلی بیابند.

‘اهک [calcium oxide and calcium hydroxide] ربکا هوپر، مدیر انجمن آهک بریتانیا می‌گوید: این ماده بسیار مهمی برای جامعه ما است – برای ساخت فولاد، در تصفیه آب و تصفیه فاضلاب، از آلودگی جلوگیری می‌کند، مواد شیمیایی دیگر را می‌سازد و همچنین مصالح ساختمانی را فراهم می‌کند. دیدن نوآوری‌هایی که پیشنهاد می‌شوند واقعاً خوشحال‌کننده است و بخش آهک بریتانیا از همه پیشنهادها برای کمک به کربن‌زدایی تولید استقبال می‌کند. این تحقیق همچنین با بررسی ترکیب مواد خام و تقاضای انرژی، اولین گام‌ها را در جهت تجاری‌سازی برداشته است. ارتباط با تولید هیدروکسید سدیم، یک ماده ورودی برای این فرآیند، نشان می‌دهد که تمام تولید آهک سنتی ممکن است جایگزین نشود، اما از پتانسیل کربن‌زدایی این فناوری کم نمی‌کند. ما مراقب تحولات آینده خواهیم بود.