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水泥生产所排放的二氧化碳占全球总排放的5%至6％，世界每年消耗约3万亿公斤水泥，而每生产10公斤水泥就会排放出整整9公斤二氧化碳，水泥生产过程中的排放问题亟待解决。据物理学家组织网近日报道，美国乔治·华盛顿大学的研究团队采用新型的太阳能热过程生产水泥，可使二氧化碳排放量完全为零，而且据估计其生产成本更低廉。相关研究发表于近期英国皇家化学学会的《化学通讯》。
研究人员把这个过程描述为太阳能热电化学（STEP）生产水泥方法。据介绍，生产水泥时，60%至70％的二氧化碳排放发生在石灰石转换成石灰的过程中；其余的排放来自于为脱碳加热干燥室反应器所需燃烧的煤。
而STEP方法要解决两个问题，一是利用太阳热能取代化石燃料；二是太阳热能不仅直接用于熔化石灰石，也提供热量协助电解石灰石。石灰石电解成石灰和其他一些碳原子和氧原子的组合取决于反应的温度。当电解低于800摄氏度时，熔融的石灰岩形成石灰、碳和氧；当电解高于800摄氏度，生成结果是石灰、一氧化碳和氧气。
该校化学教授斯图尔特·利希特说：“这项研究提出了一种没有任何二氧化碳排放的全新低能量合成石灰的思路。由于高温电解石灰石不产生二氧化碳，减少了温室气体的排放；只产生氧和石墨（可以很容易作为固体碳存储）或作为燃料的一氧化碳。这就完成了一个低能和高产的过程。”
他表示，一氧化碳副产品可用于其他行业，如生产燃料、净化镍或者制造塑料和其他碳氢化合物。此外，主要产品石灰不会与其他副产品反应，而是在容器底部形成很容易清除的泥浆。并且，与现有的水泥产业化进程相比，STEP方法的成本更低。
研究人员称，STEP方法还可以扩展应用到很多方面，如净化铁和铝，生产玻璃、纸张、食糖，清洁烟囱，软化水，从污水中消除磷酸盐以及农业领域。下一步的挑战在于扩大其商业化的进程。
