高效「綠色」水泥 減輕全球暖化關鍵
編譯/高晟鈞
「減少水泥生產的排放,對於減輕全球溫室氣體排放非常重要。」作者Bing Deng博士說道。混凝土是各大建設工程使用的主原料,其中,作為水泥作為混凝土的主要成分,生產排放的二氧化碳約佔全球每年總值的8%,使其成為減少溫室氣體排放的主要目標之一。
工程師Satish Nagarajaiah指出:「水泥生產是二氧化碳排放的主要來源,如何減少混凝土中的水泥含量,將有助於減少碳排放。」使用煤粉(Coal Fly Ash)將有助於使用更少的混凝土,然而,煤灰中含有重金屬,意味著這項替代物質的生產過程,可能反而加劇了環境的負擔,重金屬將藉由水循環汙染我們的土壤與農地。
為了解決這項問題,化學家James Tour的萊斯實驗室使用閃蒸交耳加熱工藝,可以去除煤灰中高達90%的重金屬,使其更適合基礎設施使用。
這種工藝是利用將煤灰和碳結合,利用碳的導電性質使這個混合物具有導電性。接著,將混和物置於兩個石墨和銅電極之間,並使用電容器像樣品提供短電流脈衝,將樣品溫度加熱至3,000攝氏溫度,使得重金屬蒸發然後被捕獲。實驗證明,這種方法對於去除煤灰中像是砷、鎳、鎘、鉛等重金屬十分有效,去除效率可以高達70%-90%。
經過淨化的煤灰不僅對環境有益,還提高了混凝土的強度和質量。根據結果顯示,利用煤灰取代混凝土中30%的水泥,可以使複合材料的抗壓強度與彈性顯著增加。
這對於結構工程與建築行業十分有意義,因為可以用更少的水泥建造更堅固的結構。另外,透過新工藝將蒸發的重金屬收集在真空室,而非釋放到環境中,可以減少溫室氣體的排放;更重要的是,該過程消耗的能量很低。
「這對環境是一場巨大的勝利。你正在減少碳排放,並且這過程不會有重金屬汙染環境的問題存在。」James Tour說道。
資料來源:TechXplore
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