Jedan od najvećih problema u suočavanju s emisijom ugljičnog dioksida je proizvodnja ključne komponente cementa: vapna (kalcijev oksid). Čini se da je mala tvrtka simpatičnog imena Sublime Systems riješila ovaj problem.

Industrija betona odgovorna je za 8% globalnih emisija ugljika. Obični portland cement (OPC) čini oko 15% betona, a kalcijev oksid ili vapno samo 60% OPC. Ipak, proizvodnja tog vapna uzrok je gotovo svih emisija: vapno je samo 8% betona, ali stvara 90% problema. Otprilike polovica dolazi iz “kemijske činjenice života”—CO2 koji se emitira kalcinacijom ili pretvaranjem kalcijevog karbonata u kalcijev oksid. Druga polovica dolazi izgaranjem ugljena ili fosilnog plina kako bi se kalcinirala.

Ključna komponenta cementa je vapno, koje se dobiva primjenom topline na kalcijev karbonat, u osnovi vapnenac. CaCO3 + toplina > CaO + CO2. Kemija je temeljna priroda materijala zbog kojeg emitira CO2. Može biti da ne možemo učiniti ništa po pitanju kemije, ali postoje različiti načini odvajanja ugljičnog dioksida od vapnenca. Suosnivači Sublime Systemsa Leah Ellis i Yet-Ming Chang opisali su kako je njihova tvrtka proizvodila vapno na sobnoj temperaturi koristeći obnovljivu električnu energiju.

“Kada smo počinjali, osjećali smo da možemo zamijeniti velike peći i fosilna goriva električnom energijom i novom kemijom kako bismo napravili cement koji je barem jednako jak i ne skuplji od onoga što danas izlazi iz peći. Da smo bili u pravu, mogli bismo zajahati goleme valove jeftine i izdašne obnovljive električne energije i ubrzati napredak u elektrokemiji kako bismo zadovoljili rastuće svjetske potrebe. Nas dvoje i naš sve veći tim kemičara, inženjera i znanstvenika za materijale radimo na dokazivanju te slutnje iz prošlosti nekoliko godina. Danas pokrećemo sustav koji mjesečno izbacuje tonu snažnog, brzovezujućeg, cjenovno konkurentnog i čistog cementa iz našeg laboratorija u Somervilleu, MA.”

Tim koji se širi nedavno je prikupio 40 milijuna dolara od investitora uključujući Siam, najvećeg proizvođača cementa u jugoistočnoj Aziji.

“Cement s niskim udjelom ugljika ključan je za izgradnju dekarboniziranog gospodarstva,” rekla je Ellis, koja je i izvršna direktorica tvrtke Sublime. “Uspješno smo demonstrirali održivost i skalabilnost našeg pristupa i sposobni smo proizvoditi cement s istom ili boljom snagom , pad i trajnost od današnjeg portland cementa. Podrška našeg talentiranog tima i kapital naših investitora omogućit će nam upravljanje našim pilot postrojenjem, osigurati unaprijed ugovore o preuzimanju i raditi na proizvodnji našeg cementa s niskom razinom ugljika.“

Nakon što je detaljno objasnila što je obični portland cement, Ellis prelazi na ključni sastojak: vapno.

Kada se proizvodi u cementnoj peći, CO2 koji se emitira u reakciji miješa se s dimnim plinovima, čineći ga gotovo nemogućim uhvatiti. Proces Sublime temelji se na korištenju elektrolizatora, kao što se to radi s vodom, za dobivanje vodika i kisika. Kada zalijepe kalcijev karbonat ili vapnenac u elektrolizator, ioni kalcija migriraju prema negativnoj elektrodi, gdje reagiraju i talože kalcijev hidroksid ili živo vapno, koji se mogu reducirati u kalcijev oksid s malo topline ili izravno upotrijebiti.

CO2 koji se emitira je hladan, čist i lako ga je skupiti. Proces funkcionira s bilo kojim izvorom kalcija; ako se koristi izvor bez karbonata, a elektrolizator se napaja obnovljivom električnom energijom, tada je dobiveni kamenac neutralan u pogledu ugljika. Sublime je na svojoj stranici objasnio: “Nakon što smo stvorili naš proces za proizvodnju dekarboniziranog vapna, imali smo ključ za stvaranje dekarboniziranog cementa.“

Prema istraživačkom članku iz 2019., potrebno je između 5,2 i 7,1 megajoula energije da se napravi kilogram cementa.1 Megajoule je 0,277778 kilovat sati, dakle između 1,44 i 1,97 kWh električne energije, što se ne čini puno. I za razliku od cementne peći koja mora raditi cijelo vrijeme i ostati vruća, ovaj proces može teći kada puše vjetar i sja sunce. Ovo doista mijenja sve: zamjena za konvencionalni cement s visokim udjelom ugljika s niskim do nultim udjelom ugljika.

Svijet se tako brzo mijenja. Sve do nedavno nismo vidjeli put do prave dekarbonizacije čelika, aluminija ili betona. Sada imamo HYBRIT čelik, Elysis aluminij i Sublime cement. Oni su samo mali djelić industrije, ali su put naprijed.