中新網北京5月15日電 (記者 孫自法)施普林格·自然旗下專業(yè)學術期刊《通訊-可持續(xù)性》最新發(fā)表一篇氣候研究論文稱，用富含鈣的硅酸鹽巖(如玄武巖)而非石灰石來生產最常用的水泥，或可將水泥生產行業(yè)的二氧化碳排放降低80%以上。

本項研究中，由硅酸鹽巖制成的波特蘭水泥立方體堆成的塔(圖片來自Brimstone　Energy)。施普林格·自然 供圖

　　這一水泥生產的原材料轉換可借助現(xiàn)有技術實現(xiàn)，理論上，利用玄武巖等硅酸鹽巖石生產波特蘭水泥，所需的能源將不到目前用石灰石為原料所需能源的60%。

　　該論文介紹，波特蘭水泥被應用于幾乎所有現(xiàn)代建筑中，目前的生產方法需將石灰石加熱到超過1500°C以上，以生產水泥關鍵原料生石灰(氧化鈣)，但這一生產過程會產生大量的化學副產物二氧化碳——大約每噸水泥會產生500千克二氧化碳，還不包括與能源相關的排放?？傮w而言，水泥生產行業(yè)造成了全球約4.4%的排放量，這也使得降低水泥行業(yè)排放成為實現(xiàn)凈零排放目標的關鍵。

本項研究中，一塊由硅酸鹽巖制成的波特蘭水泥立方體，被放置于其他硅酸鹽巖之上(圖片來自Brimstone　Energy)。施普林格·自然 供圖

　　在本項研究中，論文第一作者和通訊作者、美國加利福尼亞大學圣芭芭拉分校Jeff P. Prancevic與合作者一起，研究了富含鈣的硅酸鹽巖石例如玄武巖或輝長巖，是否能實際替代波特蘭水泥生產中的石灰石。他們首先利用現(xiàn)有的地質圖，評估了這些硅酸鹽巖石在地表的開采可獲得性，發(fā)現(xiàn)在當前生產水平下，其儲量足以支持水泥生產數(shù)十萬年。

　　隨后，論文作者評估了用硅酸鹽巖生產水泥所需的能量和二氧化碳排放，發(fā)現(xiàn)理論上所需最低能耗比使用石灰石低40%以上。用天然氣作為能源的情況下，每噸水泥生產的最低二氧化碳排放量將從使用石灰石的609公斤降至硅酸鹽巖的43公斤-59公斤，具體數(shù)值取決于所使用的硅酸鹽巖類型。

　　在應用方面，論文作者研究了現(xiàn)有技術如何將硅酸鹽巖用于生產波特蘭水泥，他們確定一種可行的工藝并發(fā)現(xiàn)，即使在現(xiàn)有化石燃料為主的能源結構下，與當前使用石灰石的標準工藝相比，使用硅酸鹽巖的二氧化碳排放仍可降低25%以上。

本項研究中，一塊由硅酸鹽巖制成的波特蘭水泥立方體，旁邊放置著一塊硅酸鹽巖樣本(圖片來自Brimstone　Energy)。施普林格·自然 供圖

　　論文作者指出，與現(xiàn)有的“綠色”水泥替代方案相比，由于他們的研究最終產品是標準波特蘭水泥，這一方案有望避免建筑行業(yè)采用新材料之前所需的大量研發(fā)、驗證和示范時間。

　　他們還透露，硅酸鹽巖通常含有多種有經濟價值的金屬，這些金屬可在工業(yè)水泥生產中作為副產品回收。未來，該研究需側重于改善工藝效率，優(yōu)化利用有價值的副產品。(完)