V uplynulém století byl cement páteří stavebního sektoru. Jako základ pro beton a maltu je cement široce přítomen v našich budovách a infrastruktuře. Výroba cementu je však energeticky náročná činnost — na každý kilogram vyrobeného cementu je emitováno 0,5-0,7 kilogramu CO2, což zvyšuje jeho podíl na globálních emisích na téměř osm procent. V reakci na rostoucí poptávku po nízkouhlíkových výrobcích se výrobci snaží snížit uhlíkovou stopu produktů suchých směsí. V tomto článku prozkoumáme čtyři různé způsoby, jak snížit emise CO2 v odvětví suchých směsí a zároveň je propojit s konceptem Scopes, a získáme poznatky od Manuela Baumanna, ředitele globální výstavby, IMCD Coatings & Construction.
1. Zachycování uhlíku
Zachycování uhlíku je všeobecný termín pro několik technologií, které namísto vyhýbání se tvorbě CO2 v cementárnách mají zabránit jeho uvolňování do atmosféry. Zaměření na emise v závodě řadí zachycování uhlíku pevně do oblasti 1.
Většina emisí CO2 při výrobě cementu — celkem 60 procent — vzniká jako vedlejší produkt výroby slínku. uhličitan vápenatý je kalcinován uvnitř pece. Zařízení na zachycování uhlíku spárované s pecí by shromažďovaly CO2, komprimovaly ho do kapaliny a transportovaly ho do trvalého skladování v podzemí.
Alternativně by sebraný CO2 mohl být užitečný jako doplňkový cementový materiál — až 20% konečné směsi — nebo vstřikováním do betonu, čímž vznikne silnější konečná směs.
Teoreticky by tyto technologie mohly plně dekarbonizovat kalcinaci, nebo ji dokonce provést do uhlíkově negativního procesu, zachycuje více CO2, než je to, co vzniká.
„I když existují probíhající projekty a velký zájem o Výrobci cementu v oblasti zachycování uhlíku jsme stále ve fázi, kdy je stávající technologie použitelná pouze v pilotních projektech a zdá se, že je komerčně obtížná pro široké přijetí, „vysvětluje Baumann. Alternativní a obnovitelná energie
Pece je srdcem cementárny. Je to místo, kde se vápenec zahřeje na 1 450° C, čímž vzniká slínk, který se poté rozemele a vytvoří cement.
Dosažení této teploty absorbuje 90% veškeré energie spotřebované při výrobě cementu. Fosilní palivo používané k napájení pecí, stejně jako prekalcinátory, je zodpovědné za 4 0% všech emisí během výroby cementu.
Zatímco výrobci cementu mohou postupně zlepšovat energetickou účinnost, výroba slínku zůstane energeticky náročným procesem. Přechod na alternativní paliva, jako je biomasa nebo upravený komunální odpad, by místo toho přímo snížil emise CO2 ze spalování fosilních paliv. Někteří výrobci se rozhodnou pro elektrifikaci pece namísto spalování paliva na místě. Když se vrátíme k rámci Scopes, tato možnost využívá elektřinu pořízenou pro elektrárnu za účelem snížení emisí Scope 2.
„Stejně jako zachycování uhlíku již většina výrobců má programy na zlepšení své energetické účinnosti a ke studiu proveditelnosti použití alternativních paliv,“ vysvětluje Baumann. Překážky však přetrvávají, jako je cena a dostupnost biomasy.
3. Cement se sníženým obsahem slínku
Další snahou o snížení emisí CO2 při výrobě cementu je snížení množství slínku pomocí doplňkových cementových materiálů (SCM). Redukce slínku spadá do oblasti působnosti 1, protože se snažíme snížit emise CO2 z pece obcházením a omezením používání kalcinace.
SCM lze získat z několika zdrojů: průmyslový odpad, jako je vysokopecní struska z výroby železa a uhelný popel z výroby elektrické energie nebo přírodní materiály, jako jsou pozzolany.
Směs cementu tohoto typu může mít za následek 10-30% snížení uhlíkové stopy ve srovnání s cementem typu I.
Na trhu se objevují nové druhy cementu, jako je tomu v případě vápencového kalcinovaného hliněného cementu (LC3). Použití vápence a kalcinované hlíny je alternativou, když je dostupnost strusky nízká. LC3 zároveň spotřebovává méně energie, což vede k snížení emisí CO2 až o 40%. Tato možnost však vyžaduje, aby výrobci přizpůsobili výrobní proces tak, aby zahrnoval druhou výrobní linku.
Se stávající technologií je redukce slínku nejslibnějším přístupem pro všechny výrobky na bázi cementu. Přechod je však pro konkrétní podnik jednodušší než pro podnik se suchou směsí. Pro kontext může být možné snížit obsah slínku v cementu o 30 až 40% , aniž by byla ohrožena trvanlivost, pevnost a doba tuhnutí konečného produktu.
„Výrobky suché směsi, jako jsou spárovací hmoty, lepidla na dlaždice nebo samonivelační směsi mají požadavky na kvalitu, které mohou být ohroženy nižším obsahem slínku,“ popisuje Baumann. „Cement typu I vyrobený z biopaliv v kombinaci s druhotnými surovinami může snížit obsah slínku a zároveň umožnit flexibilitu složení. Při použití směsných cementů je však výzvou udržet výkon na stejné úrovni, pokud jde o trvanlivost, pórovitost a odolnost proti chloridům, mimo jiné. Například substituce slínku ovlivňuje proces hydratace, což může negativně ovlivnit konečnou pevnost. Dosažení správné formulace často vyžaduje rozsáhlé úsilí o přeformulování a testování. „
4. Suroviny s certifikací hmotnostní bilance
A konečně, přístup hmotnostní bilance je osvědčenou strategií na podporu nahrazení fosilních surovin udržitelnějšími surovinami založenými na biomase nebo odpadech.
Díky tomuto přístupu mohou výrobci do procesu přidávat obnovitelné a recyklované suroviny bez změny stávajícího způsobu výroby a dodávat konečný produkt, který nevyžaduje žádné změny v aplikaci. Taková bezproblémová integrace vyžaduje přesný výpočet vstupních surovin během formulace.
„Redispergovatelné prášky, které obvykle tvoří malé procento konečného produktu, jsou součástí produktů suché směsi, které by mohly z tohoto přístupu těžit,“ vysvětluje Manuel Baumann.
Konkrétní kroky ke snížení uhlíkové stopy v suché směsi
V tomto článku jsme prozkoumali čtyři způsoby, jak snížit uhlíkovou stopu v suché směsi odvětví, které se zabývá environmentálními výzvami spojenými s výrobou cementu. Zabývali jsme se zachycováním uhlíku, alternativní energií, redukcí slínku a přístupem hmotnostní bilance. Tyto poslední dva přístupy nabízejí konkrétní kroky v dosahu dnešních formulátorů suchých směsí. Nicméně, existují problémy s formulací, které je třeba řešit. Ve společnosti IMCD jsme připraveni vést výrobce těmito překážkami a podpořit snižování emisí CO2 v průmyslu suchých směsí. Pokud vás toto téma zajímá, přihlaste se k odběru našeho zpravodaje a mějte aktuální informace o IMCD a našem pokroku v tomto oboru.
O odborníkovi na trh
Manuel Baumann je globálním ředitelem výstavby ve společnosti IMCD Coatings & Construction a dohlíží na expanzi celosvětového stavebního podnikání a strategií ve spolupráci s partnery a zákazníky. S kariérou trvající více než deset let na vedoucích pozicích má Manuel rozsáhlé obchodní zkušenosti ve stavebnictví a rád se učí více prostřednictvím každé interakce se zákazníky a hlavními partnery.