Бетон, цемент и защита климата в строительстве

ЗЭлемент используется в качестве компонента бетона повсеместно в строительстве. В 2022 году во всем мире было произведено 4,1 миллиарда тонн, что стало причиной восьми процентов вредных для климата выбросов углекислого газа (CO).₂) Мировой. Если бы цементная промышленность была страной, она заняла бы третье место в мире по выбросам парниковых газов после Китая и США.

Производство цемента с интенсивными выбросами

Производство цемента является настолько интенсивным по выбросам по двум причинам: при спекании цементного клинкера сырьевая мука, изготовленная из известняка и глинистых минералов, нагревается до 1450 градусов Цельсия во вращающейся печи. Цементный клинкер – это вещество, вызывающее затвердевание бетона при контакте с водой. В настоящее время технологическое тепло поступает в основном из ископаемых источников. 35 процентов выбросов приходится на агломерацию. Кроме того, при раскислении высвобождается углекислый газ, связанный с карбонатом кальция. На этот шаг приходится около половины общих выбросов, образующихся при производстве бетона.

Как и в случае со всеми материалами и промышленными процессами, когда речь идет о бетоне и цементе, возникает вопрос: возможна ли и если да, то каким образом экономика замкнутого цикла осуществима. “Инициатива по устойчивому развитию цемента«Ассоциация 18 крупнейших производителей по всему миру, включая Holcim и Cemex, уже занимается переработкой бетона. Только в США, Японии и Европе ежегодно производится около 900 миллионов тонн бетона для сноса. Эти отходы можно измельчить и использовать в качестве заполнителя, тем самым служа основой для нового бетона. Около 20 процентов заполнителей можно заменить новым бетоном, что снижает потребность в щебе и гравии и помогает предотвратить переполнение бетонных свалок. О СО₂Однако этот тип переработки мало влияет на экологический след, поскольку наиболее интенсивный по выбросам компонент, сам цементный клинкер, не может быть переработан.

Эм, день, CO₂Одной из основных стратегий снижения выбросов в цементной промышленности является снижение содержания клинкера. В обычном портландцементе содержание клинкера составляет в среднем 73 процента. Некоторые производители уже несколько лет выпускают смешанные цементы, которые помимо клинкера содержат такие добавки, как летучая зола или доменный шлак от производства чугуна. Первый состоит в основном из диоксида кремния и оксида алюминия, второй также содержит известь. Показано, что смешанные цементы, несмотря на измененный состав, отвечают всем требованиям по прочности и качеству компонентов.

Федеральное агентство по охране окружающей среды отмечает, что заменители летучей золы и доменного шлака могут стать дефицитными, если сталелитейная промышленность и электростанции изменят свои процессы. Тем не менее, по оценкам Международного энергетического агентства, 14 процентов сокращения выбросов к 2070 году произойдет за счет сокращения соотношения клинкер-цемент.

Существуют и другие подходы к сокращению выбросов. Например, в портлендском известняковом цементе до 15 процентов клинкера заменяется известняком, что снижает выбросы на десять процентов. Голландская компания Ecocem продает дробленый гранулированный доменный шлак в качестве заменителя цемента. Щелочно-активированные связующие, которые состоят из алюмосиликатов, таких как метакаолинит или микрокремнезем, и активируются таким основанием, как гидроксид натрия, имеют равные или лучшие механические и термические свойства, чем портландцемент, и имеют меньший углеродный след. Но даже при уменьшенной доле клинкера возникают выбросы. По этой причине цементные заводы считаются кандидатами на использование технологий хранения или повторного использования образующихся парниковых газов.