不列顛哥倫比亞大學的研究人員開發出一種全新水泥生產工藝，採用電力驅動。此方法可將二氧化碳排放量減少高達 98%，並比傳統方法節省 70% 能源。這可能成為全球污染最嚴重的產業之一的重要進展。由 Curtis Berlinguette 領導的研究團隊，利用電力及回收水泥廢料，在遠低於傳統窯爐所需的溫度下製造出一種名為 belite 的水泥類型。
水泥為何成為氣候問題
水泥生產造成全球約 8% 的 CO2 排放，使其成為僅次於燃燒化石燃料的最大工業溫室氣體來源。問題根植於生產過程。傳統水泥生產需在兩個高耗能步驟中，將石灰石（碳酸鈣，CaCO3）及含矽礦物加熱至超過 2,600°F（1,450°C）的溫度。此過程以兩種主要方式釋放 CO2。首先，燃燒化石燃料產生所需熱能。其次，石灰石化學分解亦會釋放 CO2，無論使用何種能源來源。
傳統方法每生產一噸水泥會排放約 800 公斤（1763 磅）CO2。 ### 電化學途徑 Berlinguette 團隊採用完全不同的方法。他們不使用極高溫將石灰石及矽轉化為水泥成分，而是利用電力在僅 140°F（60°C）的低溫下驅動反應，遠低於常規溫度。此低溫反應產物隨後在 1,200°F（650°C）的窯爐中轉化為 belite，溫度仍遠低於傳統方法。
此兩步驟過程整體熱能使用量減少 70%，並大幅降低 CO2 排放。 富含 belite 的水泥特別適合大型工程如水壩。其緩慢硬化及長期強度表現優於普通波特蘭水泥。 ### 廢水泥優勢 為進一步減排，團隊嘗試以回收廢水泥取代新石灰石。此舉帶來顯著效果：每噸排放量降至僅 20 公斤（44 磅）CO2，較傳統方法的 800 公斤（1763 磅）減少 98%。Berlinguette 表示，此研究展示利用電力及廢水泥作為起始物料生產水泥的方法，可將產業龐大碳足跡減少高達 98%。
### 氫氣額外益處 此工藝亦產生有用副產品。電化學反應生成氫氣，研究人員指其可燃燒提供第二步窯爐所需熱能，以取代化石燃料。此能源循環令方法更具可持續性。Berlinguette 表示，團隊旨在從源頭解決水泥排放，而非事後抵銷。此差異對每年生產數十億噸物料的產業至關重要。隨著全球建築增長及工業污染規管收緊，利用電力及廢料生產水泥幾乎可消除其碳足跡。此為該領域最有前景的進展之一。
研究結果首載於 ACS Energy Letters。
