碳匯林訊 在全球鋼鐵行業深陷脫碳困局的當下，一項由英國伯明翰大學與巴西礦冶公司（CBMM）聯手開發的技術突破正引發工業革命：鈮基鈣鈦礦材料在低溫環境下將工業廢氣中的二氧化碳高效轉化為一氧化碳，可直接集成現有高爐系統實現90%碳減排。該技術為鋼鐵、水泥等難減排行業提供了成本可控的深度脫碳路徑，成為2025年工業綠色轉型的關鍵突破。
一、技術內核：鈮基鈣鈦礦如何重構碳循環
1.閉環碳循環機制
伯明翰大學丁玉龍教授團隊設計的“閉環”碳循環工藝，利用鈮基鈣鈦礦晶體材料作為核心反應媒介。該材料具有獨特的晶格結構，可在高濃度CO₂環境中吸附二氧化碳分子，并在晶格內完成化學鍵斷裂與重組——分解為一氧化碳（CO）和氧氣（O₂）。轉化后的CO被循環輸入高爐替代焦炭作為還原劑，而氧氣則用于轉爐煉鋼，實現碳資源閉環利用。
2.鈮元素的催化奧秘
鈮在此過程中扮演雙重角色：
結構穩定劑：鈮的高熔點特性（2468℃）維持鈣鈦礦在反復氧化還原循環中的晶格完整性
電子傳遞通道：鈮的4d軌道促進CO₂分子電子云偏移，顯著降低分解活化能
CBMM的測試數據顯示，含鈮催化劑在連續運行2000小時后活性僅衰減3.2%，遠超常規鎳基催化劑37%的衰減率。
二、顛覆高爐工藝：90%減排的集成方案
1.現有高爐的零成本改造
與傳統碳捕集技術不同，該方案無需重建冶煉設施：
氣體直輸系統：高爐頂部煤氣（含CO₂15%-25%）經初步除塵后直接導入鈣鈦礦反應塔
能源協同利用：反應所需電能來自鋼廠富余煤氣發電，實現能源自洽
產物無縫回用：生成的CO濃度達98%，直接注入高爐風口替代30%噴吹煤粉
2.經濟性突破
相比電弧爐替代方案（單廠改造成本超12億美元），此技術展現出驚人成本優勢：
低溫運行革命：反應在25-40℃環境溫度下進行，能耗僅為高溫轉化工藝的1/9
催化劑循環壽命：單次填充可持續處理50萬噸CO₂，噸碳處理成本降至28美元
當伯明翰實驗室的鈮鈣鈦礦首次在常溫下裂解CO₂，當巴西高爐的碳煙囪開始吐出純凈氧氣，當中國鋼廠將改造預算從百億壓縮至數億——人類工業文明正在鈮的晶格中重寫高碳行業的生存邏輯。
正如CBMM總裁RicardoLima所預言：“鈮不僅是合金元素，更是開啟綠色冶金的分子鑰匙”。這項技術突破的價值不僅在于90%的減排數字，更在于它證明了重工業脫碳不必以摧毀現有資產為代價——在鈮基催化劑的量子尺度反應界面上，經濟增長與生態修復終于達成和解。
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