科学家利用废弃粘土开发新型水泥 将碳排放减少三分之二

新的低碳水泥是由德国马丁路德·哈勒维腾贝格大学和巴西帕拉联邦大学的研究人员开发的，他们瞄准了石灰石，一种生产传统波特兰水泥的关键成分。这种材料首先需要从地球上提取，粉碎并在高温下烘烤，这本身就是一个能源密集型过程。

但是，当石灰石被处理并变成被称为熟料的小块，作为磨碎的水泥粉末的前体时，它释放出其储存的碳。这些碳本来会被安全地锁在地球上，但随着越来越多的石灰石被挖出并烘烤成水泥生产的燃料，它反而大量地进入了大气。

德国马丁路德·哈勒维腾贝格大学地球科学和地理研究所的Herbert Pöllmann教授解释说：“传统上，波特兰水泥是使用包括石灰石在内的各种原料制成的，这些原料被烧制成所谓的熟料。在这个过程中，碳酸钙被转化为氧化钙，释放出大量的二氧化碳。”

这将石灰石置于限制水泥碳足迹的努力的前沿和中心，我们已经看到了一些有趣的潜在替代品的出现，比如使用火山岩代替的想法。这项新研究的作者正在探索一种名为铝土矿的原材料的潜力，它具有水泥生产所需的特性，但也是最常见的铝矿，这意味着它已经受到高度追捧，而且供应有限。

这使该团队找到了一种铝土矿的覆盖层–一种位于铝土矿上方的材料，在采矿作业中无论如何都需要拉上来–称为Belterra粘土。

"这种粘土层可以达到30米厚，覆盖在地球热带地区的铝土矿床上，例如在亚马逊盆地，"Pöllmann解释说。“它含有足够的铝含量的矿物，以确保良好的水泥质量。它也可以大量提供，并且不需要额外处理就可以进行加工。”

该团队的新配方并没有完全摒弃石灰石，而是用Belterra粘土取代了50%至60%的石灰石。但这有一个额外的好处，它不仅将碳储存锁在地下，而且需要更低的温度来处理，需要在1250°C下烘烤，这比传统的波特兰水泥低约200°C。

Pöllmann说：“我们的方法不仅在化学转化过程中释放更少的二氧化碳，而且在加热回转窑时也是如此。”

总的来说，该团队计算出，新的水泥配方在生产过程中可减少三分之二的碳排放。严格的实验室测试表明，它可以胜任这项工作，满足了传统波特兰水泥的所有性能标准。作为下一步工作的一部分，科学家们现在正在调查在德国是否有Belterra粘土的来源，可以用于生产他们的新型水泥。

这项研究发表在《可持续材料与技术》杂志上。