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Il nuovo metodo di produzione del cemento potrebbe ridurre le emissioni di carbonio
I ricercatori della George Washington University hanno messo insieme un goffo congegno che, secondo loro, utilizza in modo efficiente l'energia della luce solare per alimentare un nuovo processo chimico per produrre la calce, l'ingrediente chiave del cemento, senza emettere anidride carbonica. Il dispositivo mette in funzione circa la metà dell'energia della luce solare (i pannelli solari, in confronto, convertono solo il 15 percento dell'energia della luce solare in elettricità).
La sola produzione di cemento emette dal 5 al 6% dei gas serra prodotti dall'uomo e la maggior parte di questi proviene dalla produzione di calce. Alcune delle emissioni di gas serra derivanti dalla produzione convenzionale di cemento derivano dall'utilizzo di combustibili fossili per riscaldare il calcare a temperature elevate, circa 1.500 ⁰C. Sostituire i combustibili fossili con le energie rinnovabili è semplice, ma non necessariamente economico. Il nuovo lavoro si concentra su un problema più difficile. Circa il 60 percento delle emissioni di anidride carbonica dalla produzione di cemento è inerente al processo. La calce viene prodotta riscaldando il calcare, cioè il carbonato di calcio, fino a quando non rilascia anidride carbonica.
Il nuovo processo cambia la chimica. Invece di emettere anidride carbonica, converte il gas, utilizzando una combinazione di calore ed elettrolisi per produrre ossigeno e carbonio o monossido di carbonio, a seconda delle temperature impiegate. Sia il carbonio che il monossido di carbonio sono prodotti utili che altrimenti sarebbero stati realizzati utilizzando combustibili fossili.
Per rendere pratica l'elettrolisi, i ricercatori hanno miscelato il carbonato di calcio solido con il carbonato di litio liquido, che viene fuso alle temperature ottimali per il processo, circa 900 C. La forma liquida favorisce l'elettrolisi. Le temperature elevate riducono la quantità di elettricità necessaria per l'elettrolisi e fanno precipitare la calce fuori dalla miscela, facilitandone la raccolta. (A temperature più basse, la calce è più solubile, quindi non precipita.)
Per dimostrare il processo, i ricercatori hanno costruito un dispositivo che include tre lenti di Fresnel per concentrare la luce solare. Due di questi riscaldano la miscela di carbonato di litio e calcare. Quelle sono le lenti più grandi. La loro dimensione relativa riflette il fatto che la maggior parte dell'energia necessaria per il processo va a riscaldare la miscela. La terza lente più piccola focalizza la luce su una cella solare ad alta efficienza, che fornisce la quantità relativamente piccola di elettricità necessaria per elettrolizzare la miscela di carbonato caldo.
Il dispositivo è solo una prova di concetto, non pronto per la commercializzazione. È piccolo e funziona solo quando c'è il sole e il funzionamento intermittente non è l'ideale per un processo industriale. I ricercatori propongono di utilizzare il sale fuso per immagazzinare calore, un sistema utilizzato in alcune centrali solari termiche. Ciò consentirebbe al processo di funzionare giorno e notte. L'elettricità potrebbe provenire dall'utilizzo del calore per generare vapore per far girare una turbina, come in una centrale solare termica, o da qualsiasi altra fonte di elettricità.
Stuart luce , il professore di chimica alla George Washington University che ha guidato il lavoro, stima che il processo, se può essere ampliato, potrebbe essere più economico della produzione convenzionale di calce. Dice che è più efficiente dei pannelli solari perché utilizza parti dello spettro solare che le celle solari non possono convertire in modo efficiente in elettricità.
Il processo richiede ancora molta energia, afferma C12 Energia CEO Kurt House, che ha sviluppato processi di produzione del calcestruzzo a basse emissioni di carbonio. Dipende da come vuoi usare l'energia solare, dice. Se l'efficienza è buona come dicono, allora sono d'accordo, è molto, molto interessante. Ma sono scettico.