Glavna sestavina proizvodnje cementa, klinkerja je lahko zelo onesnažujoča
Ste že slišali za klinker? To ime morda ne zveni znano, vendar se zavedajte, da je veliko bolj pogosto, kot si mislite. Zgradbe, hiše, pločniki, etape in v bistvu vsa gradbena dela se opirajo na cement kot enega izmed osnovnih materialov ... In klinker je glavna sestavina, ki je prisotna v sestavi cementa.
Klinker je zrnat in tog material, kot je razvidno iz spodnje slike. Na splošno lahko rečemo, da klinker velja za homogeni prah (moko), zmlet in mešan iz različnih surovin, ki se ob izpostavljenosti zelo visokim temperaturam spremeni v kamnino. Postopek proizvodnje teh snovi še zdaleč ni preprost in lahko povzroči znatne vplive na okolje.
Proces produkcije
Portlandski klinker ali portlandski klinker, kot je znano tudi, dobimo s sežiganjem surovin, zmletih v rotacijski peči pri temperaturah do 1450 ° C. Glavna surovina za izdelavo klinkerja je apnenec, poleg njega pa se v manjši meri uporabljajo tudi glina ter železov in aluminijev oksid.
Torej, prvi korak je pridobivanje in "izboljšanje" teh surovin. Apnenčaste kamnine se po ekstrahiranju drobijo in drobijo, dokler ne dobimo drobnega prahu. Nato se naredi homogena zmes z vsemi potrebnimi surovinami. Ta zmes se nanaša tudi na fini prah in se imenuje "moka" ali "surova".
Ta material se nato vnese v rotacijsko peč, kjer se segreje na temperaturo 1450 ° C, na kateri se pojavi klinker.
Goriva, ki napajajo peči, so v večini primerov iz neobnovljivih virov, kot sta nafta in premog, kar negativno prispeva k tveganjem in vplivom na okolje. Med najpogosteje uporabljenimi gorivi je nekaj trdnih snovi, kot sta naftni koks in bencin, in nekaj plinastih, na primer zemeljski plin. Med njimi je naftni koks glavno gorivo, ki se uporablja za proizvodnjo klinkerja, in to zaradi visoke kalorične vrednosti, povezane z nizkimi stroški pridobivanja. Poleg teh tradicionalnih goriv se za hranjenje pečic lahko uporabljajo tudi ostanki in odpadki iz industrijske in biomase ter ostanki oglja in kmetijskih ostankov.
Po prehodu skozi pečico se s sunki zraka nenadoma ohladi, da stabilizira svojo strukturo in povrne toploto. Tako nastaja klinker, osnovni material, potreben za izdelavo cementa. Po tem postopku dobljeni material (klinker) zmešamo z ometom (mavec) in drugimi dodatki (kot so apnenec, pucolana ali žlindra), ki povzročajo različne vrste cementa.
Pomembno je poudariti, da med visokimi temperaturami, doseženimi v rotacijskih pečeh, pride do kemične reakcije žganja apnenca. Ta postopek se nanaša na trenutek, ko se apnenčasta kamnina (CaCO3) pretvori v deviško apno (CaO), pri čemer se sprostijo velike količine plina CO2.
Vplivi na okolje
Zato se šteje, da ima postopek izdelave klinkerja velik onesnaževalni potencial in je odgovoren za pomembne vplive na okolje.
Postopek kot celota zahteva veliko porabo energije, tako v obliki toplotne energije, s sežiganjem goriv za ogrevanje rotacijskih peči kot v obliki električne energije, porabljene v celotnem industrijskem procesu za premikanje strojev in izdelavo vrtite pečice. Večina te porabe pa se nanaša na porabo toplotne energije med uporabo goriv.
Čeprav v postopku izdelave tega materiala neposredno ne nastajajo trdni odpadki, saj se pepel pri sežiganju goriv v rotacijski peči običajno vgradi v sam klinker, v celotni proizvodnji klinkerja pa nastajajo velike emisije plinastih onesnaževal in trdnih snovi.
Izgorevanje goriv v pečeh, večinoma iz neobnovljivih virov, oddaja različne onesnaževalne pline, kot so ogljikov dioksid, žveplov oksid, dušikov oksid, ogljikov monoksid, svinčeve spojine in delci, ki so vsi onesnaževala.
Poleg tega znanega vira emisij, kot smo že poročali, je žganje apnenca tudi eden glavnih dejavnikov, ki so odgovorni za emisije ogljikovega dioksida v procesu izdelave klinkerja in posledično cementa, saj na vsakih 1000 kg Glede na študijo kalcinirani kalcit (CaCO3) ustvari 560 kg CaO in 440 kg CO2. Kemična reakcija žganja je odgovorna za približno polovico emisij CO2 v tem procesu, medtem ko preostalo porabo energije v obliki toplote (izgorevanje goriv) predstavlja.
Da bi proizvedli tono klinkerja, ocenjujejo, da cementna industrija oddaja med 800 in 1000 kilogrami ogljikovega dioksida, vključno s CO2, ki nastane z razgradnjo apnenca in izgorevanjem fosilnih goriv, da peči delujejo.
Poleg tega se lahko v prvi fazi pridobivanja surovin pojavijo tudi fizični vplivi, kot so zemeljski plazovi v apnenčastih kamnolomih in erozije zaradi tresljajev na tleh. Pridobivanje gline v rekah lahko povzroči poglabljanje teh vodnih tokov, zmanjša količino vode v strugah in moti tamkajšnje habitate, kar zmanjša biotsko raznovrstnost več regij.
V Braziliji na podlagi podatkov ameriškega geološkega zavoda (USGS - Geological Survey of the United States, v portugalščini) in ameriške uprave za energetske informacije (EIA - United States Energy Information Administration ) ocenjujejo, da bi cement je odgovoren za do 7,7% nacionalnih emisij CO2, nastalih pri izgorevanju fosilnih goriv, pri čemer je glavni vir teh emisij proizvodnja klinkerja.
Alternative
Koprocesiranje
Alternativa, ki si prizadeva čim bolj zmanjšati učinke, ki nastanejo v tem proizvodnem procesu, je soprocesiranje. Soprocesiranje se je pojavilo kot strategija za izboljšanje gospodarske učinkovitosti (manjša poraba energije) cementne industrije. Ta tehnika je sestavljena iz napajanja rotacijske peči z odpadki iz drugih industrij, z uporabo vedno manj fosilnih goriv in tudi zmanjševanja proizvodnje odpadkov.
Uporabljajo se predhodno izbrani materiali, ki jih ni mogoče reciklirati (torej odpadke), ki imajo visoko kalorično vrednost in jih je treba popolnoma odstraniti. Po mnenju nekaterih nacionalnih podjetij v tem postopku ne nastajajo tekoči ali trdni odplaki, saj se pepel, ki bi ga prej pošiljali na odlagališča, zdaj vgradi v klinker, ne da bi spremenili svoje prioritete.
Tako je mogoče soobdelati različne materiale, kot so pnevmatike, masti, izrabljena olja, žagovina, rastlinski odpadki, onesnažena zemlja in embalaža. Bolnišnični, gospodinjski, radioaktivni, eksplozivni in pesticidni odpadki se ne uporabljajo. Natančneje o pnevmatikah in lupini riža so raziskovalci Miguel Afonso Sellitto, Nelson Kadel Jr., Miriam Borchardt, Giancarlo Medeiros Pereira in Jeferson Domingues iz Unisinosa objavili članek v reviji Ambiente & Sociedade (celotni članek preberite tukaj) o njihovi ponovni uporabi. materiali v proizvodnji cementa;
Pomembno je poudariti, da Nacionalni svet za okolje (Conama) priporoča, da mora cementarna za sežiganje odpadkov v klinkerjskih pečeh predstaviti vse tehnične in okoljske pogoje za izpolnitev zahtevanih emisijskih standardov. V tem smislu mora imeti: sodobno proizvodno linijo, stabilen, urejen in optimiziran proizvodni proces; visoko učinkovite naprave za zadrževanje delcev in za izpiranje plinov, ki nastanejo pri zgorevanju; in gorilniki, posebej zasnovani za različne vrste goriv.
Sprememba formulacije klinkerja
Druga alternativa, ki bi pomagala zmanjšati emisije CO2 med proizvodnjo klinkerja, bi bila ustvariti nov "recept" za klinker. Da bi zmanjšali porabo CO2 med njegovo sestavo, je cementna industrija začela del tega materiala nadomeščati s plavžno žlindro - ostanki jeklarske industrije - in tudi z letečim pepelom - ostanki elektrarn na premog.
Največja težava, povezana s to alternativo, je dejstvo, da jeklarska industrija, ki prav tako močno izpušča CO2, in nastanek letečega pepela ne rasteta enako hitro kot cementarna, zaradi česar so dolgoročne strategije neizvedljive.
Zaradi te omejitve cementna industrija že nekaj desetletij uporablja tudi drug material za delno nadomestitev klinkerja v svoji formulaciji: apnenec v prahu ali „polnilo iz surovega apnenca“. Polnilo je surovina, ki ne zahteva toplotne obdelave (žganja) - postopek, ki zahteva veliko porabo energije in je odgovoren za večino emisij CO2 v industriji cementa.
Zajemanje ogljikovega dioksida
Tehnike zajemanja in shranjevanja ogljika so izjemno pomembne za zmanjšanje emisij tega toplogrednega plina v ozračje. Te tehnike uporabljajo fizikalno-kemijske mehanizme za ločevanje tega onesnaževala in druge kompresijske tehnike za geološko shranjevanje ogljikovega dioksida, ki ga oddajajo fiksni viri, kot je klinker peč, ki se uporablja pri proizvodnji cementa.
V tem okviru je treba ogljikov dioksid zajeti in shraniti, preden se spusti v ozračje. Za to bi morale panoge vlagati v nove tehnologije in prilagoditve svojih obratov, kar bi zahtevalo velike naložbe, s posledičnim povečanjem končnega izdelka.
