لقد تعلموا في الولايات المتحدة الأمريكية كيفية صنع الأسمنت بشكل أسرع 100 مرة باستخدام البلازما

توصل علماء من الولايات المتحدة إلى طريقة لصنع الأسمنت باستخدام تسخين البلازما والكهرباء، مع التخلي تمامًا عن حرق الوقود الأحفوري. حول التطوير ذكرت في اجتماع الجمعية الكيميائية الأمريكية في شيكاغو.

لماذا الأسمنت سيء للغاية بالنسبة للمناخ؟

يعتبر الأسمنت ثاني أكثر المواد استهلاكاً في العالم بعد الماء، وسعر هذه الشعبية مرتفع. ويطلق إنتاجها سنوياً أكثر من مليار طن من ثاني أكسيد الكربون إلى الغلاف الجوي، وهذا ما يقرب من 8% من جميع الانبعاثات العالمية. ظلت وصفة الإنتاج دون تغيير تقريبًا منذ ذلك الحين 1824عندما اخترعها أحد عمال البناء بحثًا عن مادة بناء سريعة التصلب. يتم تسخين الحجر الجيري والطين والمواد الخام الأخرى إلى 1400 درجة مئوية، ويتم دمجها في كتل بحجم الحصى تسمى الكلنكر، ثم يتم طحنها إلى مسحوق – الأسمنت الفعلي.

المصدر الرئيسي للانبعاثات هو احتراق الوقود لتسخين الهواء داخل الفرن الضخم.

“بالإضافة إلى ذلك، هناك العديد من الخطوات الوسيطة التي تؤدي إلى توليد كميات كبيرة من الحرارة المهدرة”، يوضح أحد مؤلفي الدراسة.

كيف تعمل الطريقة الجديدة

وبدلاً من فرن الوقود الأحفوري، اقترح الباحثون تسخين البلازما، حيث يتم تمرير تيار كهربائي عبر الغاز المتأين، مما ينتج درجات حرارة تزيد عن 2400 درجة مئوية. تعمل هذه الحرارة على إذابة المواد الخام وتحويلها إلى الكلنكر في غضون ثوانٍ، ما يقرب من 100 مرة أسرع من الإنتاج التقليدي.

نظرًا للانخفاض الحاد في وقت التسخين، انخفض أيضًا فقد الحرارة بشكل ملحوظ. إذا كانت الأفران التقليدية تستخدم فقط 30-40٪ من الحرارة المتولدة، فإن طريقة البلازما تصل إلى 80٪ تقريبًا.

وفي الوقت نفسه، فإن الأسمنت الناتج “منخفض الكربون”، كما أسماه المؤلفون، ليس أقل شأنا من الأسمنت العادي من حيث القوة وسهولة الاستخدام. وبعد دراسة المادة تحت المجهر الإلكتروني، اكتشف العلماء عيوبًا نانوية الحجم فيها تذوب بسرعة في الماء. هذه العيوب هي التي تسرع عملية تثبيت المحلول وتجعل الأسمنت الجديد في النهاية أقوى من الأسمنت التقليدي.

الحياة الثانية لمخلفات الأسمنت

والميزة المنفصلة لهذه الطريقة هي أنه حتى مخلفات إنتاج الأسمنت من مصانع المعالجة يمكن استخدامها كمواد خام. وهذا يجعل العملية أكثر دائرية ويقلل من الانبعاثات بشكل أكبر. وإذا استخدمت الطاقة المتجددة لتسخين البلازما، فمن الممكن أن يصبح الإنتاج بأكمله، من الناحية النظرية، صديقًا للمناخ تمامًا.

وبعد ذلك، يخطط الفريق للتعاون مع ممثلي صناعة الأسمنت لاختبار التكنولوجيا وإعدادها للإنتاج الضخم. وهناك مهمة منفصلة تتمثل في التحقق من كيفية تعامل الطريقة مع أنواع مختلفة من النفايات، لأن تكوينها يعتمد بشكل كبير على مكان ووقت التجميع.