碳匯林訊 在全球鋼鐵行業(yè)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(lián)手開發(fā)的技術突破正引發(fā)工業(yè)革命：鈮基鈣鈦礦材料在低溫環(huán)境下將工業(yè)廢氣中的二氧化碳高效轉(zhuǎn)化為一氧化碳，可直接集成現(xiàn)有高爐系統(tǒng)實現(xiàn)90%碳減排。該技術為鋼鐵、水泥等難減排行業(yè)提供了成本可控的深度脫碳路徑，成為2025年工業(yè)綠色轉(zhuǎn)型的關鍵突破。
一、技術內(nèi)核：鈮基鈣鈦礦如何重構(gòu)碳循環(huán)
1.閉環(huán)碳循環(huán)機制
伯明翰大學丁玉龍教授團隊設計的“閉環(huán)”碳循環(huán)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(jié)構(gòu)，可在高濃度CO₂環(huán)境中吸附二氧化碳分子，并在晶格內(nèi)完成化學鍵斷裂與重組——分解為一氧化碳（CO）和氧氣（O₂）。轉(zhuǎn)化后的CO被循環(huán)輸入高爐替代焦炭作為還原劑，而氧氣則用于轉(zhuǎn)爐煉鋼，實現(xiàn)碳資源閉環(huán)利用。
2.鈮元素的催化奧秘
鈮在此過程中扮演雙重角色：
結(jié)構(gòu)穩(wěn)定劑：鈮的高熔點特性（2468℃）維持鈣鈦礦在反復氧化還原循環(huán)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(shù)據(jù)顯示，含鈮催化劑在連續(xù)運行2000小時后活性僅衰減3.2%，遠超常規(guī)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(xiàn)有高爐的零成本改造
與傳統(tǒng)碳捕集技術不同，該方案無需重建冶煉設施：
氣體直輸系統(tǒng)：高爐頂部煤氣（含CO₂15%-25%）經(jīng)初步除塵后直接導入鈣鈦礦反應塔
能源協(xié)同利用：反應所需電能來自鋼廠富余煤氣發(fā)電，實現(xiàn)能源自洽
產(chǎn)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(jīng)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(xiàn)出驚人成本優(yōu)勢：
低溫運行革命：反應在25-40℃環(huán)境溫度下進行，能耗僅為高溫轉(zhuǎn)化工藝的1/9
催化劑循環(huán)壽命：單次填充可持續(xù)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(shù)億——人類工業(yè)文明正在鈮的晶格中重寫高碳行業(yè)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(shù)字，更在于它證明了重工業(yè)脫碳不必以摧毀現(xiàn)有資產(chǎn)為代價——在鈮基催化劑的量子尺度反應界面上，經(jīng)濟增長與生態(tài)修復終于達成和解。
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