Jak przebiega proces produkcji cementu i jaki ma wpływ na środowisko?

Cement ma fundamentalne znaczenie dla współczesnego społeczeństwa, ale jaki jest jego wpływ na środowisko i jak można go zmniejszyć?

Cement

Cement można uznać za surowiec, który zrewolucjonizował historię inżynierii i sposób, w jaki miasta zaczęły się rozwijać. W rezydencjach, placach, budynkach, stadionach i praktycznie każdym typie konstrukcji ta substancja jest jednym z podstawowych materiałów. Ale czy kiedykolwiek zastanawiałeś się, jak przebiega proces produkcji cementu i jak zmniejszyć jego wpływ?

Produkcja cementu nie jest prosta i wymaga dużo energii i różnych mechanizmów. Jako spoiwo główne surowce obecne w jego składzie to wapień i glina. Oba znalezione, wciąż w nadmiarze i wydobyte z natury.

Można zatem uznać, że miejsca przeznaczone na jego produkcję to dwie wielkie działalności: wydobycie wapienia i produkcja cementu. Obiekty fabryczne znajdują się zwykle w pobliżu miejsc wydobycia wapienia, aby ułatwić transport ciężkich surowców do obszaru przemysłowego.

Działalność wydobywcza skał wapiennych prowadzona jest w dużych zmechanizowanych kamieniołomach na wolnym powietrzu. Po wydobyciu skały są demontowane i redukowane za pomocą materiałów wybuchowych, aby uzyskać odpowiednią wielkość cząstek.

Etapy produkcji

Proces technologiczny produkcji cementu realizowany w większości branż brazylijskich nazywany jest procesem suchym i składa się głównie z następujących etapów:

  1. Mielenie i homogenizacja surowców (pozyskiwanie surowej mąki)
  2. Klinkierowanie surowej mąki w piecach obrotowych (produkcja klinkieru), a następnie chłodzenie klinkieru
  3. Mielenie klinkieru i dodawanie tynku w celu uzyskania cementu
  4. Pakowanie i wysyłka gotowego produktu

Najpierw surowce - wapień (94%), glina (4%) oraz mniejsze ilości tlenków żelaza i glinu (2%) - są mielone i mieszane do uzyskania drobnego proszku (surowej mąki). Materiał ten jest następnie wprowadzany do pieca obrotowego, w którym jest podgrzewany do temperatury 1500 ° C, a następnie gwałtownie schładzany podmuchami powietrza. Tak powstaje klinkier, podstawowy materiał niezbędny do produkcji cementu. Otrzymany materiał (klinkier) miesza się z tynkiem (gipsem) i innymi dodatkami (takimi jak wapień, pucolan lub żużel), tworząc różne rodzaje cementu, które na koniec są pakowane w worki, aby mogły zostać wprowadzone na rynek.

Proces ten wymaga dużego zużycia energii, czy to w postaci energii cieplnej (ciepła), z paliw wykorzystywanych do ogrzewania pieców obrotowych do produkcji klinkieru, czy też w postaci energii elektrycznej, zużywanej w całym procesie przemysłowym do obróbki maszyny, obrotowe piece obrotowe i młyny. Większość tego zużycia dotyczy jednak zużycia energii cieplnej podczas spalania paliw.

Paliwa zasilające piece pochodzą w większości ze źródeł nieodnawialnych, takich jak ropa i węgiel. Wśród najczęściej używanych paliw wyróżniają się niektóre substancje stałe, takie jak koks naftowy i benzyna, a niektóre gazowe, takie jak gaz ziemny i inne pochodne węgla mineralnego.

Koks naftowy jest głównym źródłem energii w przemyśle cementowym, będąc głównym paliwem stosowanym w obrotowym piecu klinkierowym. Jest to czarny i lśniący ziarnisty materiał składający się głównie z węgla (od 90 do 95%), ale zwykle ma też wyraźną zawartość siarki (około 5%). Powodem, dla którego to paliwo jest szeroko stosowane, jest jego wysoka wartość opałowa związana z niskimi kosztami zakupu.

Oprócz tych tradycyjnych paliw, pozostałości i odpadów przemysłowych i biomasy, do zasilania pieców można również użyć węgla drzewnego i pozostałości rolniczych.

Wpływ na środowisko

Cementownie w końcu zanieczyszczają środowisko i są odpowiedzialne za odpowiedni wpływ na środowisko.

I chociaż w procesie produkcji tego materiału nie powstają bezpośrednio odpady stałe, ponieważ popiół ze spalania paliw w piecu obrotowym jest zwykle wprowadzany do samego klinkieru, występuje wysoka emisja zanieczyszczeń gazowych i cząstek stałych.

W ten sposób główne skutki są spowodowane emisją zanieczyszczających gazów z tego spalania. Przykładem jest wysoka emisja dwutlenku węgla (CO2), jednego z głównych gazów zaburzających równowagę efektu cieplarnianego.

Pod kierunkiem Światowej Rady Biznesu na rzecz Zrównoważonego Rozwoju (WBCSD), Cement Sustainable Initiative (CSI - Cement Sustainability Initiative ) zleciła szeroki program badawczy dotyczący wpływu przemysłu cementowego na na całym świecie i pracowali nad opracowaniem planu działania w celu znalezienia sposobów na poprawę zrównoważonego charakteru produkcji cementu.

Firmy cementowe są odpowiedzialne za około 5% globalnej emisji dwutlenku węgla (CO2), pochodzącego ze źródła antropicznego, uwalnianego corocznie do atmosfery. Szacuje się, że przy produkcji tony klinkieru powstaje tona CO2, co w znacznym stopniu przyczynia się do wzrostu efektu cieplarnianego - wynika z badań.

W procesie produkcji cementu mogą również uwalniać się tlenki siarki, tlenki azotu, tlenek węgla i związki ołowiu, z których wszystkie są zanieczyszczeniami.

Ponadto w pierwszym etapie wydobycia surowców mogą również wystąpić oddziaływania fizyczne, takie jak osunięcia się ziemi w kamieniołomach wapienia i erozje spowodowane wibracjami wytwarzanymi na gruncie. Wydobywanie gliny w rzekach może spowodować pogłębienie się tych cieków wodnych, zmniejszenie ilości wody w korytach i zaburzenie tamtejszych siedlisk, co zmniejsza bioróżnorodność kilku regionów.

Alternatywy w celu zmniejszenia skutków

Prognozuje się, że w najbliższych latach produkcja cementu będzie rosła, co w konsekwencji zwiększy całkowitą emisję CO2 na świecie. Aby uniknąć tej sytuacji, konieczne jest, aby proces produkcyjny ulegał zmianom, ponieważ zapotrzebowanie na cement raczej nie spadnie.

Wspomniany powyżej plan działania CSI wymienia kilka opcji umożliwiających zrównoważony rozwój produkcji cementu:

  • Przebudowa zakładów produkcyjnych w celu wychwycenia emitowanego węgla;
  • Stosowanie w procesie produkcji wyłącznie suchej drogi, wymagającej mniejszej ilości paszy z pieca;
  • Ponowne wykorzystanie odpadów przemysłowych i rolniczych do zasilania pieca zamiast wykorzystywania paliw kopalnych (współprzetwarzanie);
  • Częściowe zastąpienie w konstrukcjach cementu innymi materiałami;
  • Zmiana składu cementu tak, aby jego produkcja uwalniała mniej CO2.

Takie postawy musieliby przyjąć producenci materiału. Wybór modeli cementu opartych na tych praktykach oraz nacisk na rząd i firmy, aby regulowały zrównoważone prawodawstwo dla sektora, to metody prób zmiany obecnego kierunku. Jak już wspomniano, cement jest niezbędny do „budowy” społeczeństwa, które znamy dzisiaj. Dlatego nie powinniśmy go demonizować, ale szukać alternatyw na dużą skalę, aby zmniejszyć jego wpływ i opracować bardziej zrównoważone alternatywy.