تقول شركة SublimeCement إنها مستعدة للبدء في توسيع نطاق "أنظف أسمنت في العالم" الذي يلبي معايير أداء الصناعة، ويعتمد على المحللات الكهربائية في درجة حرارة الغرفة بدلاً من أفران الوقود الأحفوري، ويستخدم مجموعة متنوعة من المواد المدخلة الخالية من الكربون. تنتج عملية إنتاج الخرسانة التقليدية طنًا واحدًا من ثاني أكسيد الكربون لكل طن من الأسمنت المنتج. ستبلغ انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية في عام 2022 ما يقرب من 4.1 مليار طن، حيث تمثل الصين وحدها أكثر من النصف.
لذا فهذه أيضًا فرصة كبيرة؛ ومع دخول تفويضات إزالة الكربون وضرائب الكربون حيز التنفيذ، فإن أي شخص يمكن أن يكون أول من ينتج بديلاً تنافسيًا من حيث التكلفة وخاليًا تمامًا من الكربون للأسمنت على نطاق عالمي قد يكون جالسًا على مطبعة أموال ضخمة.
ليس هناك نقص في البدائل الخرسانية منخفضة الكربون والملتقطة للكربون، لكن شركة Sublime Systems الناشئة من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا تحظى باهتمام خاص لأنها تستخدم طريقة كهروكيميائية جديدة لإنتاج الأسمنت الذي يكون "صفر كربون حقيقي"، بدلاً من "صافي الكربون صفر" أو "عزل الكربون" - لأنه يمكن أن يزيل انبعاثات الكربون تمامًا في نقطتين رئيسيتين في عملية الإنتاج حيث يتم إنتاجهما عادةً.
في إنتاج الأسمنت التقليدي، يتم تسخين الحجر الجيري إلى حوالي 1400 درجة مئوية (2552 درجة فهرنهايت)، وهو المصدر الرئيسي الأول للانبعاثات، عن طريق حرق الوقود الأحفوري من أجل إنتاج الجير النقي. ومع ذلك، فإن الحجر الجيري يتكون من حوالي 50% من ثاني أكسيد الكربون من حيث الوزن، وعندما يسخن الفرن ويطلق ثاني أكسيد الكربون، فمن الصعب احتجازه لأن ثاني أكسيد الكربون يختلط مع غازات المداخن.
نهج Sublime مختلف تمامًا، باستخدام التحليل الكهربائي. قام المؤسسان المشاركان للشركة، الدكتورة ليا إليس والدكتورة جيانغ ييمينغ، بنشر مقال على موقع Medium يشرحان هذه الطريقة بالتفصيل، ولكن العملية الأساسية هي كما يلي.
ينقسم الماء عند درجة حموضة شبه محايدة، وينتج الهيدروجين والأكسجين بينما يخلق تدرجًا للأس الهيدروجيني بين القطبين. تتفاعل المعادن المحتوية على الكالسيوم مع الحمض المتكون عند الأنود لتكوين أيونات الكالسيوم الذائبة، والتي تهاجر بعد ذلك نحو الكاثود. عندما يصل الرقم الهيدروجيني إلى 12.5 على الأقل، فإنها تتفاعل مع القلويات التي ينتجها الكاثود، وتترسب على شكل هيدروكسيد الكالسيوم الصلب، والذي يعرف أيضًا باسم جير البناء أو الجير المطفأ.
يمكن لهذا الجير أن يحل محل إنتاج الأسمنت التقليدي مباشرة. يقول المؤسسون إن شركة Sublime طورت هذه الطريقة، التي أصبحت الآن أكثر كفاءة في استخدام الطاقة، ولا تتطلب إنتاج الهيدروجين، ويمكنها فصل تيارات غاز الأكسجين وثاني أكسيد الكربون، ويمكنها استخراج الجير بشكل مستمر من المفاعل، ويمكن إنتاجها باستخدام معدات التحليل الكهربائي الجاهزة للاستخدام.
العملية مرنة للغاية ويمكن استخدام مجموعة متنوعة من المواد الخام المختلفة. ويمكن استخدامه أيضًا في حالة توفر الحجر الجيري منخفض الجودة فقط. لا يمكن لهذه العملية تجنب إنتاج ثاني أكسيد الكربون، ولكن على الأقل يتم إنتاجه في حالة نقية ومنخفضة الحرارة ويتم ضغطه مسبقًا إلى 10 بار، مما يجعل من السهل التقاطه وتخزينه. بالمقارنة مع إنتاج الأسمنت العادي، يتم تقليل استهلاك الطاقة والانبعاثات بشكل كبير.
بالنسبة للأسمنت الخالي من الكربون حقًا، يمكن لهذه العملية استخلاص الكالسيوم النقي من الشوائب مثل السيليكا أو المغنيسيوم أو الحديد أو الألومنيوم وتنقيتها إلى مواد عالية الجودة أثناء الإنتاج. والأفضل من ذلك كله، أن كل ذلك يحدث في درجة حرارة الغرفة، دون الحاجة إلى موقد أو تسخين كهربائي.
تدعي شركة Sublime أنها "الخرسانة الوحيدة التي لا تستخدم الوقود الأحفوري، وهي قابلة للتطوير ويمكن أن تكون بديلاً للأسمنت التقليدي".
قبل بضعة أيام، أعلنت شركة Sublime أن منتجاتها حصلت على شهادة ASTMC1157. هذا معيار صناعي يعتمد فقط على متطلبات الأداء، مع معايير الاختبار بما في ذلك تطوير القوة، والمتانة، والانكماش، واحتباس الماء، ومحتوى الهواء، ووقت الإعداد، والكثافة، والتصلب المبكر والتكسير، مما يعني أنه يمكن الآن استخدام الأسمنت سامية بما يتوافق مع قوانين البناء الأمريكية والعالمية الرئيسية.
يتكلف احتجاز الكربون في إنتاج الأسمنت ما بين 19 و205 دولارات للطن من ثاني أكسيد الكربون، وفقًا لموجز سياسات عام 2022 الصادر عن مركز بيلفر بجامعة هارفارد. لذلك، من دون معرفة ما هي نهاية النطاق الذي تتحدث عنه شركة Sublime، يمكن أن يكلف أول منتج من الأسمنت النظيف للشركة ما يتراوح بين 15 إلى 158% أكثر من سعر الرفوف لمنافسيها القذرين.
يمثل إنتاج الخرسانة حوالي 8% من إجمالي انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية - إنها صناعة ضخمة وستقدم البدائل الخالية من الكربون مساهمة كبيرة في السباق للوصول إلى الصفر من الكربون بحلول عام 2050.