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Un nuevo método de fabricación de cemento podría reducir las emisiones de carbono
Investigadores de la Universidad George Washington han ensamblado un artilugio desgarbado que, según dicen, utiliza de manera eficiente la energía de la luz solar para impulsar un proceso químico novedoso para producir cal, el ingrediente clave del cemento, sin emitir dióxido de carbono. El dispositivo utiliza aproximadamente la mitad de la energía de la luz solar (los paneles solares, en comparación, convierten solo el 15 por ciento de la energía de la luz solar en electricidad).
La producción de cemento por sí sola emite del 5 al 6 por ciento del total de gases de efecto invernadero producidos por el hombre, y la mayor parte proviene de la producción de cal. Algunas de las emisiones de gases de efecto invernadero de la producción de cemento convencional provienen del uso de combustibles fósiles para calentar la piedra caliza a altas temperaturas, alrededor de 1.500 ⁰C. Reemplazar los combustibles fósiles con energía renovable es sencillo, pero no necesariamente económico. El nuevo trabajo se centra en un problema más difícil. Aproximadamente el 60 por ciento de las emisiones de dióxido de carbono de la producción de cemento son inherentes al proceso. La cal se produce calentando piedra caliza, es decir, carbonato de calcio, hasta que libera dióxido de carbono.
El nuevo proceso cambia la química. En lugar de emitir dióxido de carbono, convierte el gas mediante una combinación de calor y electrólisis para producir oxígeno y carbono o monóxido de carbono, según las temperaturas empleadas. Tanto el carbono como el monóxido de carbono son productos útiles que de otro modo podrían haberse elaborado utilizando combustibles fósiles.
Para que la electrólisis sea práctica, los investigadores mezclaron carbonato de calcio sólido con carbonato de litio líquido, que se funde a las temperaturas óptimas para el proceso, alrededor de 900 ⁰C. La forma líquida favorece la electrólisis. Las temperaturas elevadas reducen la cantidad de electricidad necesaria para electrolizar y hacen que la cal se precipite de la mezcla, lo que facilita su recolección. (A temperaturas más bajas, la cal es más soluble, por lo que no precipita).
Para demostrar el proceso, los investigadores construyeron un dispositivo que incluye tres lentes Fresnel para concentrar la luz solar. Dos de ellos calientan la mezcla de carbonato de litio y piedra caliza. Esos son los lentes más grandes. Su tamaño relativo refleja el hecho de que la mayor parte de la energía necesaria para el proceso se destina a calentar la mezcla. La tercera lente, más pequeña, enfoca la luz en una celda solar de alta eficiencia, que proporciona la cantidad relativamente pequeña de electricidad necesaria para electrolizar la mezcla de carbonato caliente.
El dispositivo es solo una prueba de concepto, no está listo para su comercialización. Es pequeño y funciona solo cuando hace sol, y el funcionamiento intermitente no es ideal para un proceso industrial. Los investigadores proponen utilizar sal fundida para almacenar calor, un sistema utilizado en algunas plantas de energía solar térmica. Eso permitiría que el proceso se desarrollara día y noche. La electricidad podría provenir de usar el calor para generar vapor para hacer girar una turbina, como en una planta de energía solar térmica, o de cualquier otra fuente de electricidad.
Stuart luz , el profesor de química de la Universidad George Washington que dirigió el trabajo, estima que el proceso, si se puede ampliar, podría ser más barato que la producción de cal convencional. Dice que es más eficiente que los paneles solares porque utiliza partes del espectro solar que las células solares no pueden convertir de manera eficiente en electricidad.
El proceso todavía requiere mucha energía, dice Energía C12 CEO Kurt House, quien ha desarrollado procesos de producción de hormigón con bajo contenido de carbono. Todo se reduce a cómo quieres usar la energía solar, dice. Si la eficiencia es tan buena como dicen, estoy de acuerdo, esto es muy, muy interesante. Pero soy escéptico.