國(guó)外最新研究：太陽(yáng)能分解石灰石生產(chǎn)水泥可減排

　　大型菲涅爾透鏡聚焦太陽(yáng)光，把石灰石加熱到900°C。同時(shí)利用太陽(yáng)能電池發(fā)電，分解石灰石，形成石灰，以制備水泥。

　　喬治·華盛頓大學(xué)（Washington University）的研究人員使用螺栓，把笨重的奇妙裝置連接在一起，他們說(shuō)可以有效利用陽(yáng)光能量，驅(qū)動(dòng)新穎的化學(xué)過(guò)程，制成石灰，石灰是水泥的主要成分，這樣做不排放二氧化碳。這種設(shè)備可以利用大約一半的陽(yáng)光能量。相比之下，太陽(yáng)能電池板只能把15%的陽(yáng)光能量轉(zhuǎn)換成電能。

　　巖石粉碎器：兩個(gè)大型菲涅爾透鏡（Fresnel lenses）聚焦太陽(yáng)光，加熱石灰石，使達(dá)到900°C。較小的透鏡把光線聚焦到小型太陽(yáng)能電池上，可產(chǎn)生足夠的電力，分解石灰石，形成石灰，以制備水泥，副產(chǎn)品是氧氣和石墨。

　　僅水泥生產(chǎn)排放就占人為溫室氣體總量的5%至6%，而且大部分排放是因?yàn)樯a(chǎn)石灰。傳統(tǒng)的水泥生產(chǎn)中，有些溫室氣體排放是因?yàn)槭褂没剂?，要加熱石灰石達(dá)到高溫，大約1500°C。取代化石燃料，采用可再生能源是簡(jiǎn)單的，但不一定經(jīng)濟(jì)。新的研究集中解決更困難的問(wèn)題。水泥生產(chǎn)過(guò)程中，約60%的二氧化碳排放量是這一過(guò)程所固有的。石灰的生產(chǎn)需要加熱石灰石，也就是碳酸鈣（calcium carbonate），直到它釋放二氧化碳。 新工藝改變了這一化學(xué)過(guò)程。它不是排放二氧化碳，而是轉(zhuǎn)換這種氣體，結(jié)合加熱和電解，制成氧氣、碳或者一氧化碳，這要取決于所采用的溫度。碳和一氧化碳都是有用的產(chǎn)品，不這樣的話，就要用化石燃料生產(chǎn)。 為了使電解更實(shí)用，研究人員混合固體碳酸鈣與液體碳酸鋰（lithium carbonate），碳酸鋰熔融溫度要最有利于這一過(guò)程，大約是900°C。這種液態(tài)形式有利于電解。升高溫度會(huì)降低電解所需的電量，使石灰沉淀出混合物，這樣就很容易收集。在較低溫度下，石灰可溶性更強(qiáng)，所以不會(huì)沉淀。 為了演示這個(gè)過(guò)程，研究人員制作了一款設(shè)備，包括三個(gè)菲涅爾透鏡，用于聚焦太陽(yáng)光。兩個(gè)透鏡加熱混合的碳酸鋰和石灰石。這些是最大的透鏡。它們的相對(duì)大小反映了一個(gè)事實(shí)，就是這一過(guò)程中所需的大部分能量是用于加熱混合物。第三個(gè)是較小的透鏡，把光線聚焦到高效率太陽(yáng)能電池上，可提供相對(duì)少量的電力，用以電解炙熱的碳酸鹽混合物。 這一設(shè)備只是一個(gè)概念循證產(chǎn)品，不準(zhǔn)備商業(yè)化。它體積小，而且只有在陽(yáng)光充足時(shí)才能運(yùn)行，間歇性運(yùn)行是一種不理想的工業(yè)生產(chǎn)方法。研究人員建議，使用熔鹽儲(chǔ)存熱能，這種系統(tǒng)用于一些太陽(yáng)能熱電站。這就使這一工藝可以晝夜運(yùn)行。電力產(chǎn)生要用熱量產(chǎn)生蒸汽，驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)，就像太陽(yáng)能熱發(fā)電廠那樣，也可采用任何其他電力來(lái)源。 斯圖亞特利希特（Stuart Licht）是喬治華盛頓大學(xué)的化學(xué)教授，他領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究，他估計(jì)，這一工藝如果可以擴(kuò)大規(guī)模，就會(huì)比傳統(tǒng)的石灰生產(chǎn)更便宜。他說(shuō)，這比太陽(yáng)能電池板更有效，因?yàn)樗褂玫牟糠痔?yáng)光譜，太陽(yáng)能電池不能有效地轉(zhuǎn)換成電能。 這一工藝仍然需要大量的能量，C12能源公司（C12 Energy）首席執(zhí)行官庫(kù)爾特豪斯（Kurt House）說(shuō)，他開(kāi)發(fā)了低碳混凝土生產(chǎn)工藝。他說(shuō)：“這歸根究底要看你想如何使用太陽(yáng)能。 如果效率一樣好，就像他們說(shuō)的那樣，那我就同意，這是非常非常有趣的，但我仍然懷疑?！?