lovesouthernsocial.com

Glavna komponenta cementa, proizvodnja klinkera može biti veoma zagađujuća

Da li ste ikada čuli za klinker? Ovo ime možda ne zvuči poznato, ali imajte na umu da je mnogo češće nego što mislite. Zgrade, kuće, trotoari, bine i, u osnovi, bilo koji građevinski radovi se oslanjaju na cement kao jedan od osnovnih materijala... A klinker je glavna komponenta prisutna u sastavu cementa.

Klinker je zrnast i čvrst materijal, kao što se može videti na slici ispod. Uopšteno govoreći, može se reći da se klinker smatra homogenim prahom (brašnom), napravljenim od različitih mlevenih i mešanih sirovina, koji se, podvrgnut ekstremno visokim temperaturama, pretvara u kamen. Proces proizvodnje ovih supstanci je daleko od jednostavnog i može izazvati znatne uticaje na životnu sredinu.

Процес производње

Klinker ili portlandski klinker, kako je još poznat, dobija se sagorevanjem mlevenih sirovina u rotacionoj peći na temperaturama do 1450 °C. Osnovna sirovina za proizvodnju klinkera je krečnjak, a pored toga se koriste i glina i oksidi gvožđa i aluminijuma, u manjoj meri.

Dakle, prvi korak je ekstrakcija i "oplemenjivanje" ovih sirovina. Krečnjačke stene prolaze kroz proces drobljenja i drobljenja nakon ekstrakcije, dok se ne dobije fini prah. Zatim se vrši homogena smeša sa svim potrebnim sirovinama. Ova mešavina se takođe odnosi na fini prah i naziva se "brašno" ili "sirovo".

Ovaj materijal se zatim unosi u rotirajuću peć gde se zagreva na temperaturu od 1450 °C, pri čemu dolazi do klinkerizacije.

Goriva koja hrane peći su, u većini slučajeva, iz neobnovljivih izvora, kao što su nafta i ugalj, što negativno doprinosi rizicima i uticajima na životnu sredinu. Među najkorišćenijim gorivima izdvajaju se neka čvrsta, kao što su petrol koks i benzin, i neka gasovita, poput prirodnog gasa. Među njima, naftni koks je glavno gorivo koje se koristi za proizvodnju klinkera, a to je zbog njegove visoke kalorijske vrednosti povezane sa niskim troškovima nabavke. Pored ovih tradicionalnih goriva, industrijskih i biomasnih ostataka i otpadaka, drvenog uglja i poljoprivrednih ostataka se takođe mogu koristiti za napajanje peći.

Nakon prolaska kroz pećnicu, ovaj materijal se naglo hladi vazdušnim udarima da bi se stabilizovala njegova struktura i povratila toplota. Tako se proizvodi klinker, osnovni materijal potreban za proizvodnju cementa. Nakon ovog procesa, dobijeni materijal (klinker) se meša sa gipsom (gipsom) i drugim dodacima (kao što su krečnjak, pucolan ili šljaka) čime se dobijaju različite vrste cementa.

Važno je naglasiti da pri visokim temperaturama koje se dostižu unutar rotacionih peći dolazi do hemijske reakcije kalcinacije krečnjaka. Ovaj proces se odnosi na trenutak kada se krečnjak (CaCO3) transformiše u živi kreč (CaO), oslobađajući velike količine gasa CO2.

Uticaji na životnu sredinu

Stoga se smatra da proces proizvodnje klinkera ima visok potencijal zagađivanja, jer je odgovoran za značajne uticaje na životnu sredinu.

Proces, u celini, zahteva visoku potrošnju energije, kako u vidu toplotne energije, sagorevanjem goriva za zagrevanje rotacionih peći, tako i u vidu električne energije, koja se troši u celom industrijskom procesu za kretanje mašina i izradu okrenuti peći. Najveći deo ove potrošnje, međutim, odnosi se na utrošak toplotne energije tokom korišćenja goriva.

Iako proces proizvodnje ovog materijala ne proizvodi direktno čvrsti otpad, pošto je pepeo od sagorevanja goriva u rotacionoj peći obično ugrađen u sam klinker, postoji velika emisija gasovitih zagađivača i čestica materijala tokom procesa proizvodnje klinkera.

Sagorevanjem goriva u pećima, uglavnom iz neobnovljivih izvora, emituju se različiti zagađujući gasovi, kao što su ugljen-dioksid, sumpor-oksid, azot-oksid, ugljen-monoksid, jedinjenja olova i čestice, od kojih su svi zagađivači.

I, pored ovog poznatog izvora emisije, kako je ranije objavljeno, kalcinacija krečnjačkih stena je takođe jedan od glavnih faktora odgovornih za emisiju ugljen-dioksida u procesu proizvodnje klinkera, a samim tim i cementa, jer na svakih 1.000 kg Kalcinisani kalcit (CaCO3) stvara 560 kg CaO i 440 kg CO2, prema studiji. Hemijska reakcija kalcinacije čini približno polovinu emisije CO2 u ovom procesu, dok potrošnja energije u obliku toplote (sagorevanje goriva) čini ostatak.

Da bi se proizvela tona klinkera, procenjuje se da industrija cementa emituje između 800 i 1.000 kilograma ugljen-dioksida, uključujući CO2 nastao razgradnjom krečnjaka i sagorevanjem fosilnog goriva da bi peći bile u funkciji.

Pored toga, tokom prve faze vađenja sirovina mogu se javiti i fizički uticaji, kao što su klizišta u kamenolomima krečnjaka i erozija usled vibracija koje nastaju u zemlji. A vađenje gline u rekama može produbiti ove vodotoke, smanjiti količinu vode u koritima i narušiti postojeća staništa, čime se smanjuje biodiverzitet nekoliko regiona.

U Brazilu, na osnovu podataka iz Geološki zavod Sjedinjenih Država (USGS - Geološki zavod Sjedinjenih Država, na portugalskom), i Američka uprava za energetske informacije (EIA - US Energy Information Administration), procenjuje se da je proizvodnja cementa odgovorna za do 7,7% nacionalnih emisija CO2 nastalih sagorevanjem fosilnih goriva, pri čemu je proizvodnja klinkera najveći izvor ovih emisija.

Alternative

Zajednička obrada

Alternativa koja nastoji da minimizira uticaje koji nastaju u ovom proizvodnom procesu je ko-obrada. Koprerada se pojavila kao strategija za poboljšanje ekonomskih performansi (manja potrošnja energije) industrije cementa. Ova tehnika se sastoji od hranjenja rotacione peći ostacima iz drugih industrija, korišćenjem sve manje fosilnih goriva i smanjenja proizvodnje otpada.

Koriste se prethodno odabrani materijali koji se ne mogu reciklirati (tj. otpad), koji imaju visoku kalorijsku vrednost i koji se moraju potpuno eliminisati. Prema nekim nacionalnim kompanijama, u ovom procesu se ne stvaraju ni tečni ni čvrsti efluenti, jer se pepeo koji bi se ranije slao na deponije sada ugrađuje u klinker bez promene njegovih prioriteta.

Tako se razni materijali mogu ko-obraditi, kao što su gume, masti, korišćena ulja, piljevina, biljni otpad, kontaminirano zemljište i ambalaža. Ne koriste se bolnički, kućni, radioaktivni, eksplozivi i pesticidi. Konkretno o gumama i pirinčanim ljuskama, istraživači Miguel Afonso Sellitto, Nelson Kadel Jr., Miriam Borchardt, Giancarlo Medeiros Pereira i Jeferson Domingues, iz Unisinos-a, objavili su članak u časopisu Ambiente & Sociedade (pročitajte ceo članak ovde) o ponovnoj upotrebi ovih materijali u proizvodnji cementa;

Važno je istaći da Nacionalni savet za životnu sredinu (Konama) preporučuje da, za sagorevanje otpada u pećima klinkera, fabrika cementa mora da ima sve tehničke i ekološke uslove za ispunjavanje zahtevanih standarda emisije. U tom smislu mora imati: savremenu proizvodnu liniju, stabilan, regulisan i optimizovan proizvodni proces; visoko efikasni uređaji za zadržavanje čestica i ispiranje gasova koji nastaju sagorevanjem; i gorionici specijalno projektovani za različite vrste goriva.

Promena formulacije klinkera

Još jedna alternativa koja pomaže u smanjenju emisije CO2 tokom proizvodnje klinkera bila bi stvaranje novog „recepta“ klinkera. Kako bi se prilikom njegovog sastava trošio manje CO2, industrije cementa su počele da zamenjuju deo ovog materijala šljakom iz visokih peći – otpadom iz industrije čelika – a takođe i letećim pepelom – otpadom termoelektrana na ugalj.

Najveći problem u vezi sa ovom alternativom je činjenica da industrija čelika – takođe visoko emituje CO2 – i proizvodnja letećeg pepela ne rastu istom brzinom kao cementare, što čini dugoročne strategije neizvodljivim.

Zbog ovog ograničenja, industrija cementa već nekoliko decenija koristi i drugi materijal koji je kandidat da delimično zameni klinker u svojoj formulaciji: krečnjački prah ili „sirovi krečnjački punilac“. Punilo je sirovina koja ne zahteva termičku obradu (kalcinaciju) – proces koji zahteva veliku potrošnju energije i odgovoran je za većinu emisija CO2 u industriji cementa.

hvatanje ugljen-dioksida

Tehnike hvatanja i skladištenja ugljenika su izuzetno važne za smanjenje emisije ovog gasa staklene bašte u atmosferu. Ove tehnike koriste fizičko-hemijske mehanizme za razdvajanje ovog zagađivača i drugih tehnika kompresije za geološko skladištenje ugljen-dioksida koji emituju fiksni izvori, kao što je peć za klinker koja se koristi u proizvodnji cementa.

U ovom okviru, ugljen-dioksid treba da se uhvati i skladišti pre nego što se emituje u atmosferu. Za to bi industrije morale da ulažu u nove tehnologije i adaptaciju svojih pogona, što bi zahtevalo velika ulaganja, sa posljedičnim povećanjem cene finalnog proizvoda.