Μπορεί το τσιμέντο να γίνει βιώσιμο;

Disclaimer: Απαγορεύεται η αναδημοσίευση, αναπαραγωγή, ολική, μερική ή περιληπτική ή κατά παράφραση ή διασκευή ή απόδοση του περιεχομένου του παρόντος διαδικτυακού τόπου με οποιονδήποτε τρόπο, χωρίς αναφορά στο RAWMATHUB.GR (με ενεργό link) ή χωρίς την προηγούμενη γραπτή άδεια του RAWMATHUB.GR. 

Καθώς το τσιμέντο είναι βασικό συστατικό του σκυροδέματος, η μείωση της ποσότητας άνθρακα που παράγεται από την παραγωγή τσιμέντου παίζει κρίσιμο ρόλο στην επίτευξη των παγκόσμιων κλιματικών στόχων. Μια προφανής λύσης θα ήταν ο περιορισμός χρήσης σκυροδέματος η οποία ωστόσο δεν είναι ρεαλιστική - το σκυρόδεμα είναι το δεύτερο πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο υλικό μετά το νερό, σύμφωνα με το Παγκόσμιο Οικονομικό Φόρουμ.

Επιπλέον, η παγκόσμια ετήσια παραγωγή του προβλέπεται να αυξηθεί από 14 δισ. m³ που είναι σήμερα σε 20 δισ. m³ έως το 2050, καθώς αυξάνεται η ζήτηση για υποδομές στις σύγχρονες πόλεις. Μαζί με το τσιμέντο, αυξάνονται και οι εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα, οι οποίες προβλέπεται να αγγίξουν τα 3,8 δισ. τόνους σε ετήσια βάση.

Σε αντίθεση με άλλους βιομηχανικούς τομείς, όπου το μεγαλύτερο μερίδιο των εκπομπών σχετίζεται με την ενέργεια, στην παραγωγή τσιμέντου και σκυροδέματος, περισσότερο από το 50% των εκπομπών σχετίζονται με τη διαδικασία παραγωγής, σύμφωνα με έκθεση του First Movers Coalition σε συνεργασία με την Deloitte. Απαιτούνται συνεπώς είτε νέες λύσεις στον τομέα του τσιμέντου ή νέες τεχνολογίες δέσμευσης άνθρακα. 

Το κλίνκερ είναι το κύριο συστατικό του τσιμέντου και είναι «υπεύθυνο» για το 90% των συνολικών εκπομπών. Η αντικατάσταση του με Supplementary Cementitious Materials (SCM), χαμηλότερης έντασης άνθρακα, πιθανά θα αντιμετωπίσει το ζήτημα των υψηλών εκπομπών που σχετίζονται με τη διεργασία. Ωστόσο, δεν είναι διαθέσιμες λύσεις πλήρους αντικατάστασης του κλίνκερ σε ευρεία κλίμακα αλλά κυρίως μείωσης της ποσότητας του.

Μια από τις πιο υποσχόμενες λύσεις για μείωση της ποσότητας κλίνκερ κλίνκερ που απαιτείται για την παραγωγή τσιμέντου και σκυροδέματος είναι η Limestone Calcined Clay Cement (LC3) που αποτελείται από 50% κλίνκερ, 30% φρυγμένη άργιλο, 15% ασβεστόλιθο και 5% γύψο, μπορεί να μειώσει τις εκπομπές CO₂ κατά περίπου 40% σε σύγκριση με συμβατικό τσιμέντο. Το LC3 αντιμετωπίζει και τις δύο πηγές εκπομπών άνθρακα από την παραγωγή κλίνκερ καθώς: (α) αντικαθιστώντας το μισό κλίνκερ με φρυγμένη άργιλο και αλεσμένο ασβεστόλιθο, κανένα από τα οποία δεν απελευθερώνει άνθρακα και (β) το υλικό θερμαίνεται σε πολύ χαμηλότερη θερμοκρασία, άρα μειώνεται η ποσότητα καυσίμου που απαιτείται και μπορεί να χρησιμοποιηθεί ηλεκτρική ενέργεια αντί για ορυκτά καύσιμα.

Επίσης, ερευνητές στο Cambridge University ανέπτυξαν μια τεχνική «μηδενικών εκπομπών» για την παραγωγή καθαρότερου κλίνκερ, η οποία περιλαμβάνει την επαναχρησιμοποίηση πάστας τσιμέντου από κατεδαφίσεις κτιρίων. Σύμφωνα με τους ερευνητές, η διαδικασία αυτή θα μπορούσε να εξοικονομήσει έως και 3 Gtn CO₂ το χρόνο.

Η θέρμανση του ασβεστόλιθου για την παραγωγή κλίνκερ αντιπροσωπεύει το 50% των εκπομπών στην παραγωγή τσιμέντου, συνεπώς η αντικατάσταση του ασβεστόλιθου παρέχει έναν σημαντικό τρόπο μείωσης των εκπομπών. Η αμερικανική εταιρεία Brimstone έχει αναπτύξει μια διαδικασία για την παραγωγή τσιμέντου από πετρώματα πυριτικού ασβεστίου χωρίς άνθρακα – τα οποία βρίσκονται σε αφθονία σε όλο τον κόσμο – αντί για ασβεστόλιθο.

Η εταιρεία λέει ότι η διαδικασία αφαιρεί επίσης CO₂ από τον αέρα επειδή τα πετρώματα αυτά περιέχουν μαγνήσιο το οποίο μπορεί να δεσμεύσει παθητικά και μόνιμα το διοξείδιο του άνθρακα της ατμόσφαιρας. Η Sublime Systems χρησιμοποιεί ορυκτά πυριτικού ασβεστίου ή βιομηχανικά απόβλητα για την παραγωγή τσιμέντου χρησιμοποιώντας ηλεκτροχημική διαδικασία και όχι θερμότητα. Η Cemvision έχει ξεκινήσει πιλοτικά την παραγωγή τσιμέντου χωρίς τη χρήση ορυκτών πρώτων υλών, φτιαγμένου εξ ολοκλήρου από ανακυκλωμένα υλικά, όπως υποπροϊόντα της εξόρυξης χάλυβα. Η εταιρεία έχει σχεδιάσει το τσιμέντο της να είναι drop-in, δηλαδή να μπορεί να ενσωματωθεί σε υπάρχοντα κτίρια μαζί με το συμβατικό τσιμέντο.

Η εναλλαγή καυσίμου και η χρήση ηλεκτρικής ενέργειας είναι κρίσιμοι παράγοντες για τη μείωση των εκπομπών που σχετίζονται με την ενέργεια. Η μερική θέρμανση του κλιβάνου που χρησιμοποιείται για το κλίνκερ με μια πηγή ηλεκτρικής ενέργειας χωρίς άνθρακα και η αντικατάσταση των ορυκτών καυσίμων με εναλλακτικά καύσιμα χαμηλών εκπομπών άνθρακα για το υπόλοιπο μέρος μπορεί να περιορίσει σημαντικά τις εκπομπές.

Η CoolBrook, η SaltX και η Rondo Energy έχουν αναπτύξει εναλλακτικές λύσεις θέρμανσης για τους κλιβάνους και τους ασβεστοποιητές – ένα στάδιο που προθερμαίνει τον ασβεστόλιθο πριν την εισαγωγή του στον κλίβανο. Μια άλλη προσέγγιση για την επίτευξη των πολύ υψηλών θερμοκρασιών που απαιτούνται είναι η χρήση ηλιακής ενέργειας, η οποία έχει δοκιμαστεί από νεοφυείς επιχειρήσεις όπως η Synhelion –σε συνεργασία με την Cemex– και η Heliogen. Οι εναλλακτικές λύσεις καυσίμων χαμηλών εκπομπών άνθρακα είναι κοινές και σε άλλες βιομηχανίες και αφορούν κυρίως τη βιομάζα και το «πράσινο» υδρογόνο. 

Με τη διαδικασία Carbon Capture, Utilization and Storage (CCUS), ο άνθρακας δεσμεύεται στην πηγή εκπομπής, όπως μονάδες ηλεκτροπαραγωγής και βιομηχανικές εγκαταστάσεις, και αποθηκεύεται για να αποτραπεί η απελευθερωση του στην ατμόσφαιρα. Αυτή είναι μια βασική μέθοδος μείωσης των εκπομπών στη βιομηχανία τσιμέντου και σκυροδέματος.

Οι προβλέψεις της Παγκόσμιας Ένωσης Τσιμέντου και Σκυροδέματος (Global Cement & Concrete Association) η οποία περιλαμβάνει 9 εταιρείες του κλάδου, με σκοπό την ανάπτυξη και ενίσχυση της συνεισφοράς του κλάδου στις αειφόρες κατασκευές, δείχνουν ότι η CCUS θα μπορούσε να μειώσει τις εκπομπές κατά 36%, καθιστώντας τη βιομηχανία τον μεγαλύτερο μοχλό μείωσης των εκπομπών.

Η πόλη Brevik στη Νορβηγία έγινε η πρώτη περιοχή στον κόσμο που διαθέτει εργοστάσιο τσιμέντου με τεχνολογία δέσμευσης και αποθήκευσης άνθρακα (CCS). Η εγκατάσταση του συστήματος CCS, ύψους 100 μέτρων στο εργοστάσιο τσιμέντου της Heidelberg Materials ξεκίνησε τον Αύγουστο 2024 και αναμένεται να ολοκληρωθεί έως τα τέλη του έτους. Η εγκατάσταση θα παγιδεύσει το CO₂ από τη διαδικασία παραγωγής κλίνκερ, αποτρέποντας την εκπομπή του στην ατμόσφαιρα και στη συνέχεια θα το αποθηκεύσει με ασφάλεια στο υπέδαφος, στη Βόρεια Θάλασσα.

Με πληροφορίες από weforum.org

ΜΕΤΑΦΡΑΣΗ - ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ: ΣΥΝΤΑΚΤΙΚΗ ΟΜΑΔΑ RAWMATHUB.GR