要點:
Sublime Systems正在開發一種無化石燃料、可擴展、直接取代混凝土中傳統水泥的產品。這些努力對於能源密集產業轉型為淨零排放至關重要。它們還可以幫助促進當地經濟，創造高品質的就業機會，並減少對公眾健康有害的有害排放。
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除了水之外，混凝土是地球上使用最廣泛的材料。然而，傳統的水泥生產方法對地球環境并不友好。水泥通常是通過研磨石灰石、黏土等原料，加上鐵和粉煤灰等成分，混合后放入窯中加熱至約2700華氏度制成的粉末。水泥生產過程中釋放的二氧化碳約占全球總排放量的8%，是全球變暖的主要因素之一。
目前，在全球4100億美元的水泥產業中，科學家們正在競相研發新的生產方法，以應對全球變暖帶來的危害。像總部位於馬薩諸塞州的Sublime Systems等新興公司，正在積極推動這些新方法的實施。
Sublime Systems的低碳水泥之路
水泥是混凝土的基礎成分，而混凝土在全球建筑和基礎設施中扮演着重要角色，因其經濟實惠、堅固耐用。據麥肯錫管理顧問公司2023年的報告顯示，全球每年生產的40億噸水泥相當於5萬架滿載飛機的重量。根據SkyQuest Technology Consulting的數據，2021年市場價值達到3230億美元，預計到2028年將增至4590億美元。
在2020年，首次擔任CEO的33歲化學家Leah Ellis和麻省理工學院教授Yet-Ming Jiang共同創立了Sublime Systems，這家公司致力於開發清潔水泥生產技朮，旨在進一步完善并擴展他們為生產水泥開發的電化學工藝。
“我們的工藝不會排放二氧化碳。無論是來自化石燃料還是石灰石的二氧化碳排放，我們都能避免。Sublime使用化學物質替代熱能，并使用其他礦物質替代石灰石。” Ellis解釋說。
Sublime Systems開發了一種革命性的水泥生產新方法，徹底消除了生產過程中最高排放的步驟。Sublime用電解過程替代了傳統水泥生產中最主要的二氧化碳排放步驟：將石灰石轉化為石灰。
而新技朮的核心在於電解槽的使用。電池在水池內將兩個電極連接，通過分解水生成氫氣和氧氣，同時形成酸性和堿性環境。在陽極區，含鈣礦物在酸性環境下溶解，生成鈣離子。這些鈣離子隨后會通過電解槽中的陽離子交換膜移動到陰極區。在陰極區，這些鈣離子與電解水產生的氫氧離子/OH-反應，生成氫氧化鈣/Ca(OH)2，也稱為熟石灰，以進一步用於制備水泥。
整個過程在常溫下進行，不需要粉碎原料，也不需要高溫煅燒，徹底避免了傳統工藝中的二氧化碳排放。實驗中產生的二氧化碳、氫氣和氧氣都會被收集和再利用。這不僅實現了零碳排放，還大大降低了能耗。
此外，所需的材料不局限於傳統水泥制備中的原材料，可以使用多種鈣源材料，包括低品位石灰石和工業廢料，進一步提高了資源利用效率。這種方法的靈活性意味着即使在資源有限或環境條件苛刻的地區，也可以實現低碳水泥的生產。
Sublime徹底顛覆了當前水泥生產的方式和這一行業，成為真正實現零排放而非淨零的關鍵。但無可避免的是，與其他新技朮一樣，Sublime的價格更高，但對氣候具有前瞻性公司似乎不太敏感，而是更願意為其使用的水泥支付更高的價格。
早在5月，Sublime Systems對外表示將建造首座“千噸級低碳水泥廠”
Sublime Systems宣布他們首次在波士頓One Boston Wharf的室內公共空間開發中使用低碳的Sublime Cement™進行商業應用，這是海港區零碳辦公大樓的重要一步。
該建筑占地707,000平方英尺，共有17層，底層設有零售店和餐廳，以及一個能容納700人的海港表演藝朮中心。此外，它還擁有63萬平方英尺的辦公空間，預計將於2024年完工。
Sublime Cement™混凝土的澆筑將主要發生在波士頓碼頭路一號的核心公共空間，稱為“Paseo”。Paseo將引導行人從Fort Point Channel地標區進入Harbour Way的一英畝新公共空間，名為“The Rocks”。這個新公園將舉辦公共活動并成為社區活動的中心。使用Sublime Cement™建造的區域將提供教育資料，解釋脫碳水泥在全球減排中的重要性。
值得注意的是，Sublime最近從美國能源部獲得了8700萬美元的資助，這將支付其在該州第一座商業工廠一半的成本。其風險投資支持者包括Lower Carbon Capital、Engine Ventures、Energy Impact Partners、Prime Impact Fund、Siam Cement Group和MCJ Collective。到目前為止，Sublime已籌集了4500萬美元的資金。
Ellis表示，Sublime Systems已對其產品的耐久性進行了廣泛測試，并預計在規模上能夠與傳統的波特蘭水泥競爭。一旦新工廠建成并投入運營，她預計每年將生產3萬噸清潔水泥。長期來看，美國每年生產約9億噸水泥。“這是一項創新工藝，我們正在與几十年來已達到每年百萬噸規模的技朮競爭。因此，初期階段，就像太陽能電池板和風力渦輪機一樣，我們將面臨成本溢價，但我們的目標是產生快速而巨大的影響。”
Sublime Systems公司的電化學水泥生產方法成功在常溫下完成了鈣源材料的轉化，徹底擺脫了高溫煅燒的束縛。這一創新不僅避免了二氧化碳的排放，還實現了能量的高效利用。這種顛覆性的技朮無疑是水泥生產領域的一次革命，也標志着人類在環保方面邁出了重要的一步。
在當前環境問題日益嚴峻的背景下，Sublime Systems的新技朮為建筑行業帶來了新的希望。隨着試點生產線的成功運行和逐步擴展，該公司有望在未來几年真正實現新技朮的商業化，將這種低碳環保的水泥推廣到全球各地，為各國實現碳中和的目標貢獻力量。
