Hovedkomponenten i sement, klinkerproduksjon kan være veldig forurensende
Har du hørt om klinker? Dette navnet høres kanskje ikke kjent ut, men vær oppmerksom på at det er mye mer vanlig enn du tror. Bygninger, hus, fortau, scener og i utgangspunktet alle sivile byggverk er avhengige av sement som et av de grunnleggende materialene ... Og klinker er hovedkomponenten som er tilstede i sammensetningen av sement.
Klinker er et granulært og stivt materiale, som det fremgår av bildet nedenfor. Generelt kan det sies at klinker betraktes som et homogent pulver (mel), av forskjellige råvarer malt og blandet som, når det utsettes for veldig høye temperaturer, blir til bergart. Produksjonsprosessen for disse stoffene er langt fra enkel og kan forårsake betydelig miljøpåvirkning.
Produksjonsprosess
Portland klinker eller Portland klinker, som det også er kjent, oppnås ved å brenne råvarer malt i en roterende ovn ved temperaturer opp til 1450 ° C. Hovedråvaren for å lage klinker er kalkstein, og i tillegg til det blir leire og jern og aluminiumoksider også brukt i mindre grad.
Så det første trinnet er å trekke ut og "raffinere" disse råvarene. Kalksteinene gjennomgår en knusing og knusing etter at de er ekstrahert, til det oppnås et fint pulver. Deretter lages en homogen blanding med alle nødvendige råvarer. Denne blandingen refererer også til et fint pulver og kalles "mel" eller "rå".
Dette materialet blir deretter ført inn i en roterende ovn der det blir oppvarmet til en temperatur på 1450 ° C, hvor klinker oppstår.
Drivstoffet som leverer ovnene kommer i de fleste tilfeller fra ikke-fornybare kilder, som olje og kull, noe som bidrar negativt til risikoen og påvirkningen på miljøet. Blant de mest brukte drivstoffene skiller noen seg ut, som petroleumskoks og bensin, og noen gassformede, slik som naturgass. Blant disse er petroleumskoks det viktigste drivstoffet som brukes til fremstilling av klinker, og dette skyldes den høye brennverdien forbundet med lave anskaffelseskostnader. I tillegg til disse tradisjonelle drivstoffene, industrielle og biomasserester og avfall, kan også kull og landbruksrester brukes til å mate ovnene.
Etter å ha passert gjennom ovnen, blir dette materialet avkjølt brått av vindkast for å stabilisere strukturen og gjenvinne varmen. Slik produseres klinker, det grunnleggende materialet som er nødvendig for fremstilling av sement. Etter denne prosessen blandes det oppnådde materialet (klinker) med gips (gips) og andre tilsetninger (som kalkstein, pozzolana eller slagg), noe som gir opphav til forskjellige sementtyper.
Det er viktig å understreke at den kjemiske reaksjonen av kalsinering av kalkstein skjer under de høye temperaturene som oppnås inne i rotasjonsovnene. Denne prosessen refererer til øyeblikket da kalksteinen (CaCO3) transformeres til jomfru kalk (CaO), og frigjør store mengder CO2-gass.
Miljøpåvirkninger
Derfor anses klinkerproduksjonsprosessen å ha et høyt forurensende potensiale og er ansvarlig for betydelige miljøpåvirkninger.
Prosessen som helhet krever høyt energiforbruk, både i form av termisk energi, ved å forbrenne drivstoff for å varme opp roterende ovner, og i form av elektrisk energi, forbrukes i hele industriprosessen for å flytte maskiner og lage roter ovnene. Det meste av dette forbruket refererer imidlertid til forbruket av termisk energi under bruk av drivstoff.
Selv om produksjonsprosessen av dette materialet ikke direkte produserer fast avfall, da asken fra forbrenning av drivstoff i rotasjonsovnen normalt blir innlemmet i selve klinkeren, er det høy utslipp av gassformige forurensninger og partikkelformet materiale under hele fremstillingen av klinkeren.
Forbrenning av drivstoff i ovnene, hovedsakelig fra ikke-fornybare kilder, avgir forskjellige forurensende gasser, slik som karbondioksid, svoveloksid, nitrogenoksid, karbonmonoksid, blyforbindelser og partikler, som alle er forurensende stoffer.
I tillegg til denne kjente utslippskilden, som tidligere rapportert, er kalsinering av kalkstein også en av de viktigste faktorene som er ansvarlige for utslipp av karbondioksid i klinkerproduksjonen, og følgelig av sement, siden for hver 1000 kg kalsinert kalsitt (CaCO3) genererer 560 kg CaO og 440 kg CO2, ifølge en studie. Den kjemiske kalsineringsreaksjonen er ansvarlig for omtrent halvparten av CO2-utslippene i denne prosessen, mens energiforbruket i form av varme (forbrenning av drivstoff) står for resten.
For å produsere massevis av klinker, anslås det at sementindustrien avgir mellom 800 og 1000 kilo karbondioksid, inkludert CO2 generert ved nedbrytning av kalkstein og forbrenning av fossilt drivstoff for å holde ovnene i gang.
I tillegg kan det i løpet av den første fasen av utvinning av råvarer oppstå fysiske påvirkninger, for eksempel ras i kalkbrudd og erosjoner på grunn av vibrasjoner produsert på bakken. Og utvinning av leire i elver kan føre til en utdyping av disse vannløpene, redusere vannmengden i sengene og forstyrre habitatene der, noe som reduserer biologisk mangfold i flere regioner.
I Brasil er det anslått at produksjon basert på data fra United States Geological Survey (USGS - Geological Survey of the United States, på portugisisk), og US Energy Information Administration (EIA - United States Energy Information Administration ). sement er ansvarlig for opptil 7,7% av de nasjonale CO2-utslippene som genereres fra forbrenning av fossilt brensel, med klinkerproduksjon som den viktigste kilden til disse utslippene.
Alternativer
Samarbeid
Et alternativ som søker å minimere virkningene som genereres i denne produksjonsprosessen, er coprosessering. Samarbeid dukket opp som en strategi for å forbedre den økonomiske ytelsen (lavere energiforbruk) i sementindustrien. Denne teknikken består i å mate rotorovnen med avfall fra andre næringer, bruke stadig mindre fossilt brensel og også redusere avfallsproduksjonen.
Tidligere utvalgte materialer brukes, som ikke kan resirkuleres (det vil si avfall), som har høy brennverdi og som må elimineres helt. I følge noen nasjonale selskaper er det i denne prosessen ingen dannelse av flytende eller faste avløp, siden asken som tidligere ville blitt sendt til deponier, nå er innlemmet i klinkeren uten å endre prioriteringene.
Dermed kan forskjellige materialer bearbeides, for eksempel dekk, fett, brukte oljer, sagflis, vegetabilsk avfall, forurenset jord og emballasje. Avfall fra sykehus, husholdning, radioaktivt, eksplosivt stoff og plantevernmiddel brukes ikke. Spesielt på dekk og risskaller publiserte forskerne Miguel Afonso Sellitto, Nelson Kadel Jr., Miriam Borchardt, Giancarlo Medeiros Pereira og Jeferson Domingues, fra Unisinos, en artikkel i tidsskriftet Ambiente & Sociedade (les hele artikkelen her) om gjenbruk av disse materialer i sementproduksjon;
Det er viktig å markere at National Environment Council (Conama) anbefaler at sementanlegget for brenning av avfall i klinkovner må presentere alle tekniske og miljømessige forhold for å oppfylle de nødvendige utslippsstandardene. Slik sett må den ha: en moderne produksjonslinje, en stabil, regulert og optimalisert produksjonsprosess; svært effektive innretninger for å holde tilbake partikler og vaske gasser generert ved forbrenning; og brennere spesielt designet for forskjellige typer drivstoff.
Endring i klinkerformulering
Et annet alternativ som kan bidra til å redusere CO2-utslipp under klinkerproduksjon, er å lage en ny "klinker" oppskrift. For å redusere CO2-forbruket under sammensetningen begynte sementindustriene å erstatte en del av dette materialet med masovnslagg - en rest fra stålindustrien - og også med flyveaske - rester fra kullkraftverk.
Det største problemet knyttet til dette alternativet er det faktum at stålindustrien - også sterkt CO2-utslipp - og generering av flyveaske ikke vokser i samme hastighet som sementbedrifter, noe som gjør langsiktige strategier umulige.
På grunn av denne begrensningen har sementindustrien også brukt et annet materiale i noen tiår for delvis å erstatte klinker i formuleringen: kalksteinpulver eller 'rå kalksteinfyllstoff'. Fyllstoffet er et råstoff som ikke krever varmebehandling (kalsinering) - en prosess som krever høyt energiforbruk og er ansvarlig for det meste av CO2-utslippene til sementindustriene.
Fangst av karbondioksid
Fangst- og lagringsteknikker for karbon er ekstremt viktige for å redusere utslipp av denne klimagassen i atmosfæren. Disse teknikkene bruker fysisk-kjemiske mekanismer for å skille dette forurensende stoffet og andre komprimeringsteknikker for å geologisk lagre karbondioksid som avgis av faste kilder, som for eksempel klinkerovnen, som brukes til produksjon av sement.
I denne sammenheng bør karbondioksid fanges opp og lagres før det slippes ut i atmosfæren. For dette ville næringene måtte investere i ny teknologi og tilpasning av sine anlegg, noe som ville kreve en stor investering, med påfølgende økning i sluttproduktet.
