MIT: С помощью экологичного цемента стартап намерен избавиться от гигатонн CO₂

Компания Sublime Systems, основанная профессором Йет-Мингом Чиангом и бывшим постдоком Лией Эллис, разработала экологичный способ производства цемента.

Древний цемент римлян хорошо сохранился, хотя его изготавливали без применения высоких температур. Стартап Sublime Systems из Массачусетского технологического института создал замену портландцементу, используя электрохимию. Это позволяет избежать сверхвысоких температур при производстве и выбросов углекислого газа.

Римляне доказали, что их цемент твёрдый и прочный, несмотря на то, что они не могли работать при таких высоких температурах.

Лиа Эллис, соучредитель и генеральный директор Sublime, разработала новый подход к производству цемента, когда была постдоком в лаборатории Массачусетского технологического института. Этот метод позволяет существенно сократить выбросы парниковых газов. По оценкам Международного энергетического агентства, цемент отвечает примерно за 7% выбросов углекислого газа во всём мире. Процесс Sublime позволяет отказаться от высоких температур и использования известняка, почти наполовину состоящего из CO₂, в пользу нового электрохимического процесса.

Цемент — важный материал для цивилизации, но его нужно изменить, говорит профессор керамики Kyocera в MIT Чианг. Производство цемента создаёт около 4 гигатонн выбросов в год, а к 2050 году прогнозируется увеличение до 6 гигатонн.

Компания Sublime разработала способ сократить выбросы от производства цемента. В мае компания использовала свой цемент при строительстве здания с нулевым уровнем выбросов в Бостоне. Сейчас компания строит коммерческий завод в Холиоке, штат Массачусетс, который будет производить 30 000 тонн цемента в год. Запуск завода запланирован на 2026 год.

Лиа Эллис говорит, что завод в Холиоке спроектирован как модуль, который можно повторить. Это позволит исключить проблемы масштабирования и развернуть завод по всему миру.

От батарей до цемента один шаг

Лиа Эллис приехала в Массачусетский технологический институт в 2018 году, получив стипендию от канадского правительства. Она выбрала работу с Йет-Мингом Чиангом, потому что он известен своей творческой и полезной работой в науке. Хотя они оба были экспертами в области аккумуляторов, Эллис приняла предложение Чиана поработать над чем-то другим — изучить способы использования электрохимии для устойчивого производства цемента.

Цемент — крупнейший источник выбросов CO₂ среди промышленных материалов, а бетон — самый распространённый материал в мире после воды. Однако до сих пор не уделялось должного внимания тому, как можно электрифицировать производство цемента, говорит Чианг.

Эллис и её аспирант Андрес Блейдс начали изучать литературу по химии и производству цемента в поисках более экологичного процесса производства, который мог бы выиграть от роста дешёвой возобновляемой электроэнергии. Её исследования перешли от изучения химии и технологических подходов к экономическому и промышленному анализу.

Мой девиз — стараться изо всех сил, пока мне позволяют, — говорит Эллис.

Мы начали общаться с клиентами и понимать, что им нужно от низкоуглеродного цемента, что их беспокоит, каков нормативный ландшафт.

Когда основатели поняли, что их подход перспективен, они опубликовали результаты исследования и в 2020 году создали компанию. Во время пандемии команда получила лицензию на патенты от Управления по лицензированию технологий Массачусетского технологического института и приняла участие в программе MIT i-Corps для общения с потенциальными клиентами.

В MIT так много ресурсов, — говорит Эллис.

Это интеллектуальная площадка, которая помогает создавать новые проекты. Не существует одного способа создать компанию, это постоянный поиск, а в MIT много всего интересного.

В производстве портландцемента используется известняк, который почти наполовину состоит из CO₂. Этот углекислый газ выделяется при нагревании известняка до высоких температур для получения извести. Сам процесс нагревания также создаёт много CO₂, так как требует температуры 1450 °C, которую сложно эффективно электрифицировать.

Команда Sublime в Массачусетском технологическом институте разработала электрохимический процесс, в котором силикатные породы кальция расщепляются при комнатной температуре с помощью электрохимии. Реакция протекает с использованием богатого сырья и создаёт реактивные кальций и силикаты, которые высушиваются и смешиваются в цемент Sublime.

Полученная смесь имеет ту же конечную прочность и фазы затвердевания, что и портландцемент, и соответствует стандартным характеристикам для строительства.

По словам Эллис, компания Sublime — единственное известное решение с нулевым уровнем выбросов для замены портландцемента. Они не используют ископаемое топливо и известняк, поэтому могут избежать всех выбросов при производстве портландцемента.

Меняя способ строительства

Несколько лет назад на мероприятии от MIT Technology Review Янни Ципис услышал о процессе Sublime и решил узнать больше. В начале этого года компания Sublime впервые использовала свою технологию при строительстве офисного здания в Бостоне, которое работает на нулевом энергопотреблении.

Наше партнёрство с Sublime показывает, как новая технология может перейти из лаборатории в промышленность, — говорит Ципис.

Расположение в общественном пространстве здания позволит тысячам людей ежедневно видеть нашу необычную технологию Sublime. Это идеальный способ рассказать об этом всей инновационной экосистеме Морского порта Бостона и за его пределами.

Sublime — одна из нескольких компаний, основанных Чиангом после его прихода в Массачусетский технологический институт почти 40 лет назад. Чианг также входит в консультативный комитет по поиску климатических решений в рамках проекта президента MIT «Климат в MIT». Он считает, что успех Sublime показывает, как сообщество MIT может продвигать новые эффективные технологии.

Sublime появилась благодаря тому, что мы распознали проблему и занялись ей на ранней стадии, когда другие ещё не осознали её важности, а затем быстро перешли к решению, которое можно масштабировать для смягчения последствий изменения климата, — говорит Чианг.

Для меня всё это очень важно. Мы хотим сосредоточиться на том, чтобы делать вещи, которые имеют значение не только для других учёных, но и для общества и всего мира.

10.08.2024