lovesouthernsocial.com

Componenta principală a cimentului, producția de clincher poate fi foarte poluantă

Ați auzit vreodată de clincher? Acest nume poate să nu sune familiar, dar fiți conștienți de faptul că este mult mai comun decât credeți. Clădirile, casele, trotuarele, scenele și, practic, orice lucrări de construcții civile se bazează pe ciment ca unul dintre materialele lor de bază... Iar clincherul este componenta principală prezentă în compoziția cimentului.

Clinkerul este un material granular și rigid, așa cum se poate vedea în imaginea de mai jos. În general, se poate spune că clincherul este considerat o pulbere (făină) omogenă, din diferite materii prime măcinate și amestecate, care, atunci când este supusă la temperaturi extrem de ridicate, se transformă în rocă. Procesul de producție al acestor substanțe este departe de a fi simplu și poate provoca impacturi considerabile asupra mediului.

Proces de producție

Clinkerul sau clincherul Portland, așa cum este și cunoscut, se obține din arderea materiilor prime măcinate într-un cuptor rotativ la temperaturi de până la 1450 °C. Principala materie primă pentru fabricarea clincherului este calcarul și, pe lângă aceasta, se mai folosesc, într-o măsură mai mică, argila și oxizi de fier și aluminiu.

Așadar, primul pas este extragerea și „rafinarea” acestor materii prime. Rocile de calcar suferă un proces de zdrobire și zdrobire după ce sunt extrase, până se obține o pulbere fină. Apoi, se efectuează un amestec omogen, cu toate materiile prime necesare. Acest amestec se referă și la o pulbere fină și se numește „făină” sau „crudă”.

Acest material este apoi introdus într-un cuptor rotativ unde este încălzit la o temperatură de 1450 °C, moment în care are loc clincherizarea.

Combustibilii care alimentează cuptoarele sunt, în cele mai multe cazuri, din surse neregenerabile, precum petrolul și cărbunele, ceea ce contribuie negativ la riscurile și impactul asupra mediului. Dintre cei mai folosiți combustibili se remarcă unele solide, precum cocsul de petrol și benzina, iar unele gazoase, precum gazul natural. Dintre acestea, cocsul de petrol este principalul combustibil utilizat pentru fabricarea clincherului, iar acest lucru se datorează puterii sale calorice ridicate asociate cu costul scăzut de achiziție. Pe lângă acești combustibili tradiționali, reziduuri industriale și de biomasă și deșeuri, cărbunele și reziduurile agricole pot fi, de asemenea, utilizate pentru alimentarea cuptoarelor.

După trecerea prin cuptor, acest material este răcit brusc de explozii de aer pentru a-și stabiliza structura și a recupera căldura. Așa se produce clincherul, materialul de bază necesar pentru fabricarea cimentului. După acest proces, materialul obținut (clincherul) este amestecat cu gips (gips) și alte adaosuri (cum ar fi calcar, puzolană sau zgură) dând naștere la diferite tipuri de ciment.

Este important de subliniat că, în timpul temperaturilor ridicate atinse în interiorul cuptoarelor rotative, are loc reacția chimică de calcinare a calcarului. Acest proces se referă la momentul în care calcarul (CaCO3) este transformat în var nestins (CaO), eliberând cantități mari de CO2 gazos.

Impactul asupra mediului

Prin urmare, se consideră că procesul de fabricare a clincherului are un potențial poluant ridicat, fiind responsabil de impacturi semnificative asupra mediului.

Procesul, în ansamblu, necesită un consum mare de energie, atât sub formă de energie termică, prin arderea combustibililor pentru încălzirea cuptoarelor rotative, cât și sub formă de energie electrică, consumată în întregul proces industrial pentru deplasarea mașinilor și realizarea întoarce cuptoarele. Cea mai mare parte a acestui consum este însă legată de consumul de energie termică în timpul utilizării combustibililor.

Deși procesul de fabricație pentru acest material nu produce în mod direct deșeuri solide, deoarece cenușa de la arderea combustibililor în cuptorul rotativ este în mod normal încorporată în clincherul propriu-zis, există o emisie mare de poluanți gazoși și particule de material pe tot parcursul procesului de fabricare a clincherului.

Arderea combustibililor în cuptoare, în mare parte din surse neregenerabile, emite diferite gaze poluante, cum ar fi dioxid de carbon, oxid de sulf, oxid de azot, monoxid de carbon, compuși de plumb și particule, toate fiind poluante.

Și, pe lângă această sursă de emisie cunoscută, după cum s-a raportat anterior, calcinarea rocilor calcaroase este și unul dintre principalii factori responsabili pentru emisia de dioxid de carbon în procesul de fabricare a clincherului și, în consecință, a cimentului, deoarece pentru fiecare 1.000 kg de Calcitul calcinat (CaCO3) generează 560 kg de CaO și 440 kg de CO2, potrivit unui studiu. Reacția chimică de calcinare reprezintă aproximativ jumătate din emisiile de CO2 din acest proces, în timp ce consumul de energie sub formă de căldură (combustibil de ardere) reprezintă restul.

Pentru a produce o tonă de clincher, se estimează că industria cimentului emite între 800 și 1.000 de kilograme de dioxid de carbon, inclusiv CO2 generat de descompunerea calcarului și de arderea combustibililor fosili pentru a menține cuptoarele în funcțiune.

În plus, în prima etapă de extracție a materiilor prime pot apărea și impacturi fizice, precum alunecări de teren în cariere de calcar și eroziune datorată vibrațiilor produse în sol. Iar extracția argilei din râuri poate adânci aceste cursuri de apă, reducând cantitatea de apă din albii și perturbând habitatele existente, ceea ce reduce biodiversitatea mai multor regiuni.

În Brazilia, pe baza datelor de la Serviciul Geologic al Statelor Unite (USGS - United States Geological Survey, în portugheză) și Administrația SUA pentru Informații Energetice (EIA - US Energy Information Administration), se estimează că producția de ciment este responsabilă pentru până la 7,7% din emisiile naționale de CO2 generate de arderea combustibililor fosili, producția de clincher fiind cea mai mare sursă a acestor emisii.

Alternative

Co-procesare

O alternativă care urmărește să minimizeze impacturile generate în acest proces de producție este co-procesarea. Coprocesarea a apărut ca o strategie de îmbunătățire a performanței economice (consum mai mic de energie) a industriei cimentului. Această tehnică constă în alimentarea cuptorului rotativ cu reziduuri din alte industrii, folosind din ce în ce mai puțini combustibili fosili și, de asemenea, reducerea producției de deșeuri.

Se folosesc materiale selectate anterior, care nu sunt susceptibile de a fi reciclate (adică, rebuturi), care au o putere calorică mare și care trebuie eliminate total. Potrivit unor companii naționale, în acest proces nu se creează nici efluenți lichizi, nici solizi, întrucât cenușa care anterior ar fi trimisă la gropile de gunoi este acum încorporată în clincher fără a-i modifica prioritățile.

Astfel, pot fi coprocesate diverse materiale, precum anvelopele, grăsimile, uleiurile uzate, rumegușul, deșeurile vegetale, pământul contaminat și ambalajele. Nu se folosesc spitale, casnice, radioactive, explozivi și pesticide. Mai exact despre cauciucuri și coji de orez, cercetătorii Miguel Afonso Sellitto, Nelson Kadel Jr., Miriam Borchardt, Giancarlo Medeiros Pereira și Jeferson Domingues, de la Unisinos, au publicat un articol în revista Ambiente & Sociedade (citiți articolul integral aici) despre reutilizarea acestora. materiale în producția de ciment;

Este important de subliniat faptul că Consiliul Național al Mediului (Conama) recomandă ca, pentru arderea deșeurilor în cuptoare de clincher, fabrica de ciment să aibă toate condițiile tehnice și de mediu pentru a îndeplini standardele de emisie cerute. In acest sens, trebuie sa aiba: linie de productie moderna, proces de fabricatie stabil, reglementat si optimizat; dispozitive foarte eficiente de reținere a particulelor și a gazelor de spălare generate în ardere; și arzătoare special concepute pentru diferite tipuri de combustibili.

Modificarea formulării clincherului

O altă alternativă găsită pentru a ajuta la reducerea emisiilor de CO2 în timpul producției de clincher ar fi crearea unei noi „rețete” de clincher. Pentru ca în compoziția sa să fie mai puțin CO2 cheltuit, industriile cimentului au început să înlocuiască o parte din acest material cu zgură de furnal – un deșeu din industria siderurgică – și, de asemenea, cu cenușă zburătoare – deșeuri de la centralele termoelectrice pe cărbune.

Cea mai mare problemă legată de această alternativă este faptul că industria siderurgică – de asemenea cu emisii mari de CO2 – și generarea de cenușă zburătoare nu cresc cu aceeași viteză cu fabricile de ciment, ceea ce face ca strategiile pe termen lung să fie imposibile.

Datorită acestei limitări, industria cimentului folosește și de câteva decenii un alt material care este candidat la înlocuirea parțială a clincherului în formula sa: pulbere de calcar sau „umplutură de calcar brut”. Umplutura este o materie primă care nu necesită tratament termic (calcinare) - un proces care necesită un consum mare de energie și este responsabil pentru majoritatea emisiilor de CO2 din industria cimentului.

captarea dioxidului de carbon

Tehnicile de captare și stocare a carbonului sunt extrem de importante pentru a reduce emisiile acestui gaz cu efect de seră în atmosferă. Aceste tehnici folosesc mecanisme fizico-chimice pentru a separa acest poluant și alte tehnici de compresie pentru a stoca geologic dioxidul de carbon emis de surse fixe, cum ar fi cuptorul de clincher utilizat în producția de ciment.

În acest cadru, dioxidul de carbon ar trebui captat și stocat înainte de a fi emis în atmosferă. Pentru aceasta, industriile ar trebui să investească în noi tehnologii și adaptarea instalațiilor lor, ceea ce ar solicita o investiție mare, cu o creștere consecutivă a prețului produsului final.