SublimeCement zegt dat het klaar is om te beginnen met het opschalen van “het schoonste cement ter wereld” dat voldoet aan de prestatienormen van de industrie, vertrouwt op elektrolysers op kamertemperatuur in plaats van ovens op fossiele brandstoffen, en een verscheidenheid aan koolstofvrije inputmaterialen gebruikt. Het traditionele betonproductieproces produceert één ton kooldioxide voor elke geproduceerde ton cement. De mondiale CO2-uitstoot zal in 2022 ongeveer 4,1 miljard ton bedragen, waarbij China alleen al ruim de helft voor zijn rekening zal nemen.
Dit is dus ook een enorme kans; Nu de mandaten voor het koolstofarm maken en de koolstofbelastingen van kracht worden, zou degene die als eerste een kostenconcurrerend, volledig koolstofvrij alternatief voor cement op wereldschaal kan produceren, op een enorme gelddrukpers kunnen zitten.
Er is geen tekort aan concrete alternatieven met een laag koolstofgehalte en koolstofvastlegging, maar MIT-spin-out Sublime Systems is van bijzonder belang omdat het een nieuwe elektrochemische methode gebruikt om cement te produceren dat 'echt koolstofvrij' is, in plaats van 'netto nul koolstof' of 'koolstofvastlegging' - omdat het de koolstofemissies volledig kan elimineren op twee belangrijke punten in het productieproces waar ze doorgaans worden geproduceerd.
Bij de conventionele cementproductie wordt kalksteen verwarmd tot ongeveer 1400°C (2552°F), de eerste grote bron van emissies, door fossiele brandstoffen te verbranden om pure kalk te produceren. Kalksteen bestaat echter voor ongeveer 50% uit koolstofdioxide per gewicht, en wanneer de oven wordt verwarmd en de koolstofdioxide vrijkomt, is het moeilijk op te vangen omdat de koolstofdioxide zich vermengt met de rookgassen.
De aanpak van Sublime is compleet anders, waarbij gebruik wordt gemaakt van elektrolyse. De medeoprichters van het bedrijf, Dr. Leah Ellis en Dr. Jiang Yiming, publiceerden een artikel op Medium waarin deze methode in detail werd uitgelegd, maar het basisproces is als volgt.
Water splitst zich bij een vrijwel neutrale pH, waarbij waterstof en zuurstof worden geproduceerd, terwijl er een pH-gradiënt tussen de twee elektroden ontstaat. Calciumhoudende mineralen reageren met het zuur dat aan de anode wordt gevormd en vormen opgeloste calciumionen, die vervolgens naar de kathode migreren. Wanneer hun pH ten minste 12,5 bereikt, reageren ze met de alkali die door de kathode wordt geproduceerd, waarbij ze neerslaan als vast calciumhydroxide, ook bekend als bouwkalk of gehydrateerde kalk.
Deze kalk kan de traditionele cementproductie direct vervangen. De oprichters zeggen dat Sublime deze methode heeft ontwikkeld, die nu energiezuiniger is, geen waterstofproductie vereist, de zuurstof- en kooldioxidegasstromen kan scheiden, continu kalk uit de reactor kan extraheren en kan worden geproduceerd met behulp van kant-en-klare elektrolyseapparatuur.
Het proces is zeer flexibel en er kunnen verschillende grondstoffen worden gebruikt. Het kan ook worden gebruikt als er alleen kalksteen van lage kwaliteit beschikbaar is. Dit proces kan de productie van kooldioxide niet vermijden, maar het wordt in ieder geval geproduceerd in een zuivere toestand bij lage temperatuur en wordt voorgeperst tot 10 bar, waardoor het gemakkelijk kan worden opgevangen en opgeslagen. Vergeleken met de gewone cementproductie worden het energieverbruik en de emissies sterk verminderd.
Voor echt koolstofvrij cement kan het proces zuiver calcium extraheren uit onzuiverheden zoals silica, magnesium, ijzer of aluminium en deze tijdens de productie raffineren tot materialen van hogere kwaliteit. Het beste van alles is dat het allemaal op kamertemperatuur gebeurt, zonder dat er een brander of elektrische verwarming nodig is.
Sublime beweert dat dit "het enige beton is dat geen fossiele brandstoffen gebruikt, schaalbaar is en een directe vervanging kan zijn voor traditioneel cement."
Een paar dagen geleden maakte Sublime bekend dat zijn producten de ASTMC1157-certificering hebben ontvangen. Dit is een industriestandaard die puur gebaseerd is op prestatie-eisen, met testparameters zoals sterkteontwikkeling, duurzaamheid, krimp, waterretentie, luchtgehalte, uithardingstijd, dichtheid, vroege verharding en scheuren. Dit betekent dat Subliem cement nu kan worden gebruikt in overeenstemming met de belangrijkste Amerikaanse en internationale bouwvoorschriften.
Koolstofafvang bij de productie van cement kost tussen de 19 en 205 dollar per ton kooldioxide, volgens een beleidsbrief uit 2022 van het Belfer Center van de Harvard Universiteit. Dus zonder te weten over welke kant van de schaal Sublime het heeft, zou het eerste schone cementproduct van het bedrijf ergens tussen de 15 en 158% meer kunnen kosten dan de prijs van zijn vuile concurrenten.
De betonproductie is verantwoordelijk voor ongeveer 8% van de totale mondiale CO2-uitstoot. Het is een enorme industrie en koolstofarme alternatieven zullen een grote bijdrage leveren in de race om in 2050 koolstofvrij te zijn.