Przez ostatnie stulecie cement był kręgosłupem sektora budowlanego. Jako podstawa betonu i zaprawy cement jest powszechnie obecny w naszych budynkach i infrastrukturze. Produkcja cementu jest jednak działalnością energochłonną — na każdy kilogram wyprodukowanego cementu emituje się 0,5-0,7 kg CO2, co zwiększa jego udział w globalnych emisjach do prawie ośmiu procent. W odpowiedzi na rosnące zapotrzebowanie na produkty niskoemisyjne producenci pracują nad zmniejszeniem śladu węglowego produktów z mieszanki suchej. W tym artykule zbadamy cztery różne sposoby zmniejszenia emisji CO2 w sektorze suchej mieszanki, łącząc ją z koncepcją Scopes i uzyskamy spostrzeżenia od Manuela Baumanna, dyrektora ds. Globalnego Budownictwa, IMCD Coatings & Construction.
1. Wychwytywanie dwutlenku węgla
Wychwytywanie dwutlenku węgla jest pojęciem dla kilku technologii, które zamiast unikać wytwarzania CO2 w cementowniach, Celem jego uwalniania do atmosfery. Skupienie się na emisjach w zakładzie stawia wychwytywanie dwutlenku węgla mocno w zakresie 1.
Większość emisji CO2 w produkcji cementu - 60% w sumie - występuje jako produkt uboczny produkcji klinkieru węglan wapnia jest kalcynowany wewnątrz pieca. Instalacje wychwytywania węgla w połączeniu z piecem zbierałyby CO2, sprężałyby go do cieczy i transportowałyby go do stałego składowania pod ziemią.
Alternatywnie zebrany CO2 może być użyteczny jako dodatkowy materiał cementowy - do 20% końcowej mieszanki - lub przez wtrysk do betonu, tworząc mocniejszą mieszankę końcową.
Teoretycznie technologie te mogłyby całkowicie dekarbonizować kalcynację, a nawet przekształcić ją w proces ujemny pod względem emisji dwutlenku węgla, zatrzymujący więcej CO2 niż jest wytwarzany.
„Chociaż trwają projekty i duże zainteresowanie producenci cementu w zakresie wychwytywania dwutlenku węgla, wciąż jesteśmy na etapie, w którym istniejąca technologia ma zastosowanie tylko w projektach pilotażowych i wydaje się, że komercyjnie trudna do powszechnego przyjęcia”, wyjaśnia Baumann. Energia alternatywna i odnawialna
Piec jest sercem cementowni. Jest to miejsce, w którym wapień jest podgrzewany do 1450 ºC, wytwarzając klinkier, który następnie jest mielony w celu wytworzenia cementu.
Osiągnięcie tej temperatury pochłania 90% całej energii zużywanej w produkcji cementu. Paliwo kopalne wykorzystywane do zasilania pieców, a także prekalcynerów, odpowiada za 4 0% wszystkich emisji podczas produkcji cementu.
Podczas gdy producenci cementu mogą wprowadzać stopniową poprawę efektywności energetycznej, produkcja klinkieru pozostanie procesem energochłonnym. Zamiast tego przejście na paliwa alternatywne, takie jak biomasa lub oczyszczone odpady komunalne doprowadziłoby do bezpośredniego zmniejszenia emisji CO2 pochodzących ze spalania paliw kopalnych. Niektórzy producenci decydują się na elektryzację pieca zamiast spalania paliwa na miejscu. Wracając do ram Scopes, opcja ta wykorzystuje energię elektryczną zakupioną dla elektrowni w celu zmniejszenia emisji z zakresu 2.
„Podobnie jak wychwytywanie dwutlenku węgla, większość producentów ma już programy mające na celu poprawę efektywności energetycznej i badania możliwości wykorzystania paliw alternatywnych” - wyjaśnia Baumann. Pozostają jednak przeszkody, takie jak cena i dostępność biomasy.
3. Cement redukowany klinkierem
Kolejnym wysiłkiem na rzecz zmniejszenia emisji CO2 w produkcji cementu jest zmniejszenie ilości klinkieru poprzez zastosowanie dodatkowych materiałów cementowych (SCM). Redukcja klinkieru mieści się w zakresie 1, ponieważ staramy się zmniejszyć emisję CO2 z pieca poprzez omijanie i ograniczenie wykorzystania kalcynacji.
SCM może być pozyskiwany z kilku źródeł: odpadów przemysłowych, takich jak żużel wielkopiecowy z produkcji żelaza i popiół lotny węglowy z wytwarzania energii elektrycznej lub materiałów występujących naturalnie, takich jak pucolany.
zmniejszenie śladu węglowego o 10-30% w porównaniu z cementem typu I.
Na rynku pojawiają się nowe rodzaje cementu, jak w przypadku cementu z gliny kalcynowanej (LC3). Zastosowanie wapienia i kalcynowanej gliny jest alternatywą, gdy dostępność żużla jest niska. Jednocześnie LC3 zużywa mniej energii, co skutkuje redukcją emisji CO2 nawet o 40%. Wariant ten wymaga jednak od producentów dostosowania procesu produkcyjnego do drugiej linii produkcyjnej.
Dzięki istniejącej technologii redukcja klinkieru jest najbardziej obiecującym podejściem dla wszystkich produktów na bazie cementu. Jednak przejście jest łatwiejsze dla biznesu betonowego niż dla suchej mieszanki. W kontekście może być możliwe obniżenie zawartości klinkieru w cemencie o 30 do 40% bez uszczerbku dla trwałości, wytrzymałości i czasu wiązania produktu końcowego.
„Produkty do suchej mieszanki, takie jak zaprawy, kleje do płytek lub związki samopoziomujące mają wymagania jakościowe, które mogą być zagrożone przez niższą zawartość klinkieru”, opisuje Baumann. „Cement typu I wytwarzany z biopaliwa w połączeniu z surowcami wtórnymi może obniżyć zawartość klinkieru, jednocześnie zapewniając elastyczność w formułowaniu. Jednak przy stosowaniu cementów mieszanych wyzwaniem jest utrzymanie wydajności na tym samym poziomie, jeśli chodzi o trwałość, porowatość i odporność na chlorki, między innymi. Na przykład substytucja klinkieru wpływa na proces nawodnienia, co może negatywnie wpłynąć na końcową wytrzymałość. Osiągnięcie właściwej formuły często wymaga szeroko zakrojonych wysiłków na nowo formułowania i testów.”
4. Surowce z certyfikatem bilansu masowego
Wreszcie, podejście do bilansu masy jest sprawdzoną strategią wspierającą zastępowanie surowców kopalnych bardziej zrównoważonymi surowcami opartymi na biomasie lub odpadach.
Dzięki temu podejściu producenci mogą dodawać do procesu surowce odnawialne i pochodzące z recyklingu bez zmiany istniejącej metody produkcji i dostarczać produkt końcowy, który nie wymaga zmian w zastosowaniu. Taka bezproblemowa integracja wymaga dokładnego obliczenia nakładów surowców podczas formułowania.
„Proszki redyspergowalne, które zwykle stanowią niewielki procent produktu końcowego, są składnikiem suchej mieszanki, który może skorzystać z tego podejścia”, wyjaśnia Manuel Baumann.
Konkretne kroki w celu zmniejszenia śladu węglowego w zaprawie suchej mieszanki
W tym artykule zbadaliśmy cztery sposoby zmniejszenia śladu węglowego w sektorze suchej mieszanki podejmując wyzwania środowiskowe związane z produkcją cementu. Omówiliśmy wychwytywanie węgla, energię alternatywną, redukcję klinkieru i podejście do bilansu masy. Te dwa ostatnie podejścia oferują konkretne kroki w zasięgu dzisiejszych formułowców suchej mieszanki. Niemniej jednak, istnieją wyzwania związane z formułowaniem, którymi należy się zająć. W IMCD jesteśmy gotowi poprowadzić producentów przez te przeszkody i promować redukcję emisji CO2 w przemyśle suchej mieszanki. Jeśli interesuje Cię ten temat, zapisz się do naszego newslettera, aby być na bieżąco z IMCD i naszymi postępami w tej dziedzinie.
O ekspercie rynku
Manuel Baumann jest globalnym dyrektorem ds. budownictwa w IMCD Coatings & Construction, nadzorującym ekspansję światowej branży budowlanej i strategie we współpracy z partnerami i klientami. Dzięki ponad dziesięcioletniej karierze na stanowiskach kierowniczych, Manuel ma bogate doświadczenie handlowe w sektorze budowlanym i lubi uczyć się więcej dzięki każdej interakcji z klientem i głównymi osobami.