ACS 可持续化学工程杂志上的新研究，展示了一种构建碳循环工厂 (CRP) 以利用正在开发的二氧化碳电化学还原 (ER) 来制造甲醇的方法。
该研究的目标是，表明水泥和甲醇市场可以分别实现协同脱碳。
已发现电池能量效率和甲醇浓度的基本性能标准分别约为 40%-60%，以保证未来可持续采用 ER 到甲醇技术。
混凝土工业作为二氧化碳来源
混凝土工业是世界范围内可能的粘合物质，是二氧化碳 (CO 2 ) 的主要来源之一。
在这个难以减排的行业中，CO2主要由熟料生产中的反应步骤释放，尽管燃料燃烧（通常是煤、石油焦和天然气）占剩余的 CO 2排放量的30%。
由于缺乏经济激励措施，水泥生产的脱碳目前很困难，这限制了可用的 CO2缓解策略。
在未来几年，将需要额外的政策努力。
已经提出了在这个难以减排的行业中减少温室气体排放的潜在战略。
已经提出了在这个难以减少的部门中减少碳排放的潜在战略。
这些包括增加水泥工艺的节能，转向低碳燃料；提高资源效率，并结合碳捕获、利用和封存 (CCUS) 。
减少 CO2 的技术及其挑战
一些技术，例如提高能源效率，似乎已经到位，而其他技术，包括与可再生燃料和熟料替代的排放潜力降低相关的技术，预计将在中短期内实施。
相反，大多数不断发展的 CCUS 创新的产业化可能需要 20 多年的时间。
尽管如此，CCUS 仍需要在水泥生产中执行，因为它有助于有效减少煅烧阶段的CO 2排放。
事实上，根据国际能源署 (IEA) 的水泥脱碳蓝图，到 2050 年，CCUS 可占 CO 2减排量的约 48% 。
要实现这一目标，必须克服一些技术挑战，才能将大量 CO 2再加工成具有附加值的各种化学品
潜在的脱碳路径
当窑中使用50% 的氢和 50% 的生物质的组合，而煅烧炉中使用 83.3% 的生物质和 16.7% 的等离子体时，水泥生产的潜在脱碳环境完全去除了 CO 2排放与化石燃料相关联已被使用并证明是成功的。
可以使用效率增益和过程排放中的碳捕获的适当组合来描绘净零排放混凝土窑。
同时，燃料转换和CCUS仍然需要使用尖端技术。
如今，水泥行业的CO 2捕集已接近商业化，中国拥有世界上最大的 CO 2捕集设施。
捕捉工厂二氧化碳的新方法
Norcem 水泥厂的一个基于氨化学吸收的新捕集工厂预计将大规模展示 CO 2捕集。
预计利用余热保留工厂 50% 的排放量。
获得的CO 2将被液化并储存在深海。
尽管许多碳捕获技术正处于商业化的边缘，但使用捕获的 CO 2的创新在环境和经济上的可行性仍然未知。
它们中的大多数似乎都处于初级阶段，营养碳酸化为添加剂，CO 2氢化为甲醇在商业水平上。
捕获二氧化碳并将其转化为甲醇
迄今为止，用于水泥厂长期碳减排的最成熟的近碳中和创新是通过 CCS将 CO 2埋入地下。
成本和能源费用是其主要挑战，其次是存储地点的位置和潜力。
已经进行了一些尝试以提高二氧化碳的稳定性和 ER 性能，包括改进催化剂设计以最大限度地减少失活、改进电极和膜工程以及进行系统级更改。
研究集中在甲醇的电化学还原 (ER) 生产上，甲醇是一种关键的构建块和燃料，在低技术准备水平下发现，以加速其进一步发展。
与 CCS 等其他前瞻性解决方案相结合，这种转化技术未来在水泥等难以减排的行业中的可持续应用，可以帮助关闭人为碳循环，为传统甲醇市场提供去化石化。
未来研究
目前，努力集中在尽快扩大这种 CO 2回收过程的规模，以使脱碳努力在这个难以解决的领域变得有价值。
