In einem Hoch

Wissenschaftler des Startups Sublime Systems wollen einen unserer größten Klima-Albträume lösen.

Dieser Artikel stammt aus dem wöchentlichen Klima-Newsletter von The Spark, MIT Technology Review. Um es jeden Mittwoch in Ihrem Posteingang zu erhalten, melden Sie sich hier an.

Vor ein paar Wochen befand ich mich in einem Raum, in dem sich Neonlichter von den Edelstahltanks an den Wänden spiegelten. Der Aufbau erinnerte mich an eine überaus hochtechnologische Craft-Brauerei.

Ich war nicht bei einer Apfelweinverkostung, sondern bei einem Besuch bei Sublime Systems, einem in Boston ansässigen Startup, das sich für die Bewältigung einer der größten Klimaherausforderungen der Welt einsetzt: Zement. Heutzutage werden für die Herstellung von Zement eine ganze Reihe fossiler Brennstoffe benötigt, und dieses eine Material ist für etwa 8 % der weltweiten Emissionen verantwortlich.

Aber es muss vielleicht nicht so sein.Kommen Sie also für den Newsletter diese Woche mit mir vorbei, um zu sehen, was das Startup vorhat und wie sein Prozess die Art und Weise, wie wir bauen, verändern könnte.

Das Wichtigste zuerst: Lassen Sie uns gleich hier Definitionen finden.Zement ist im Grunde der Kleber, der Beton zusammenhält.Ein fertiges Gebäude, ein Bürgersteig oder eine fertige Skulptur besteht aus Beton, der etwa 10 Gewichtsprozent Zement enthält.

Baumaterialien können enorme Auswirkungen auf das Klima haben, und ihre Sanierung erfordert große Innovationen.

Ich habe bereits über die Herausforderungen bei der Sanierung der Zementproduktion geschrieben – Sie sollten sich diese Ausgabe des Newsletters ansehen, wenn Sie sie verpasst haben.

Um es kurz zusammenzufassen: Zement ist aus zwei Hauptgründen ein Klima-Albtraum.

Erstens erfordert der Prozess zur Herstellung von Zement sehr hohe Temperaturen (ich spreche von über 1.500 °C oder 2.700 °F), was heute im Grunde bedeutet, dass man dabei fossile Brennstoffe verbrennen muss. Zweitens sind bei der Umwandlung von Mineralien in funktionsfähigen Zement chemische Reaktionen im Spiel, bei denen Kohlendioxid freigesetzt wird.

Die Antwort von Sublime ist die Verwendung von Elektrochemie. Die Mitbegründer des Unternehmens, Yet-Ming Chiang und Leah Ellis, haben sich beide in der Batteriewelt einen Namen gemacht, bevor sie sich Baumaterialien zuwandten. Während ihres Studiums am MIT entwickelte das Duo eine Reihe chemischer Reaktionen, die durch Elektrizität angetrieben werden und Mineralien in den Zement umwandeln können, den wir heute kennen und lieben. Sie waren 2020 Mitbegründer von Sublime Systems.

Was mich während meines Besuchs am meisten interessierte, war zu sehen, wie das Unternehmen Laborergebnisse nutzt und sie in einen viel größeren Maßstab umwandelt.

Ich begann meinen Tag in einem von Bäumen beschatteten Innenhof in den Büros von Sublime und unterhielt mich mit Ellis, dem CEO. Sie führte mich durch die Entwicklung der Zementtechnologie des Startups, angefangen im Labor am MIT, wo sie ihr Postdoktorandenstipendium absolvierte.

Die Dinge fingen klein an: Als sie und ein Laborkollege zum ersten Mal Zement herstellten, hatte er ungefähr das gleiche Volumen wie ein einzelner Stumpf.

Jahre später ist dieser kleine Maßstab kaum noch vorstellbar, wenn man sich die Pilotanlage des Unternehmens ansieht. Die Decken kommen mir Dutzende Meter hoch vor und ich könnte meine Arme nicht um die Tanks legen, die den Raum säumen.

Diese Anlage wurde im November 2022 in Betrieb genommen, erinnert sich Mike Corbett, technischer Leiter von Sublime. Das Team ging beim Bau schnell vor und brauchte vom Entwurf bis zur Ausführung etwa neun Monate.

Das Unternehmen macht etwas völlig Neues, indem es die Elektrochemie in die Zementproduktion integriert. Aber sie konnten Technologien aus anderen Branchen wie dem Bergbau und der chemischen Produktion nutzen, um Geräte zu finden, die für ihre Zwecke geeignet sind. „Normalerweise kann man bei anderen Branchen um Geld bitten und Kredite aufnehmen, um ähnliche technische Probleme zu lösen“, sagt Corbett.

Das Ergebnis ist teils eine Brauerei, teils ein Bergbaubetrieb, teils eine Zementproduktion.

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Die Pilotlinie ist eine enorme Verbesserung gegenüber den Anfängen, aber wie Ellis es ausdrückte, ist sie im Großen und Ganzen der Branche immer noch „ein Zementwerk für Ameisen“.

Ein Betonwagen kann etwa 20 Tonnen Betonmischung aufnehmen, darunter etwa zwei Tonnen Zement. Bei einer Produktion von 100 Tonnen pro Jahr würde die Anlage von Sublime etwa eine Woche brauchen, um genug Zement für nur einen LKW herzustellen.

Der nächste Schritt für das Startup ist der Bau einer Demonstrationsanlage, die rund 100 Tonnen pro Tag produzieren soll. „Das ist die Größe, bei der man für die Zementwelt nicht mehr unsichtbar ist“, sagt Ellis. Das aktuelle Ziel besteht darin, die Anlage im Jahr 2025 in Betrieb zu nehmen. Danach gibt es noch einen weiteren Schritt: den kommerziellen Maßstab mit etwa einer Million Tonnen pro Jahr.

Die Welt hat einen großen Bedarf an Zement und Sublime arbeitet daran, seine Produktion entsprechend zu skalieren. Während das Material für uns heute praktisch unsichtbar ist, sind seine Auswirkungen auf das Klima enorm und werden wahrscheinlich noch zunehmen. „Jeder nutzt und besitzt Zement, aber er sieht ihn nicht“, sagt Ellis. Halten Sie also die Augen offen, sowohl nach dem Zement um Sie herum als auch nach mehr zu diesem Thema von mir.

Weitere Informationen zu den technischen Details der elektrochemischen Zementherstellung sowie zu einem anderen Verfahren, bei dem Kohlendioxid in das Material injiziert wird, finden Sie in diesem Newsletter von Anfang dieses Jahres.

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