Mokslininkai siūlo įprastą kalkakmenį cemento gamyboje keisti vulkaninėmis silikatinėmis uolienomis, tokiomis kaip bazaltas ar gabras. University of California, Santa Barbara komanda skelbia, kad toks pokytis galėtų reikšmingai sumažinti energijos poreikį ir anglies dioksido emisijas.
Tyrimas publikuotas žurnale Communications Sustainability ir orientuotas į portlandcementį – plačiausiai pasaulyje naudojamą cemento rūšį. Būtent jo gamyba laikoma viena didžiausių pramoninių emisijų šaltinių, nes CO2 išsiskiria ne tik dėl kuro, bet ir dėl pačios žaliavos cheminės reakcijos.
Cementas ir klimato kaina
Tradiciniame procese kalkakmenis kaitinamas iki daugiau nei 1 500 laipsnių, kad būtų gautos kalkės – pagrindinė rišamoji medžiaga. Kaitinant iš karbonatų išsiskiria anglies dioksidas, todėl dalis emisijų yra neišvengiama net ir naudojant švaresnę energiją.
„Cementas retai įvardijamas kaip vienas svarbiausių klimato kaitos veiksnių, tačiau jo gamybos emisijos yra palyginamos su visų lengvųjų automobilių emisijomis pasaulyje“, – sakė geologas Jeffas Prancevicas.
Tyrėjai skaičiuoja, kad vien dėl cheminio skilimo ir proceso specifikos emisijos gali siekti šimtus kilogramų CO2 vienai cemento tonai, o papildomai prisideda energijos gamybos pėdsakas. Todėl alternatyvos, leidžiančios išvengti karbonatų skaidymo, laikomos ypač perspektyviomis.
Ką žada bazaltas
Siūlomas kelias remiasi kalciu turtingomis silikatinėmis uolienomis, kuriose kalcis yra surištas kitaip nei kalkakmenyje. Tyrimo rezultatai rodo, kad teoriškai minimalus energijos poreikis gaminant cementą iš bazalto galėtų būti mažesnis nei 60 proc. to, kurio reikia kalkakmeniui apdoroti.
Modeliuojant scenarijus, kai energijos šaltinis yra gamtinės dujos, minimalios emisijos vienai cemento tonai galėtų sumažėti nuo 609 kilogramų iki maždaug 50 kilogramų, priklausomai nuo naudojamos uolienos. Net ir be proceso optimizavimo, naudojant vidutinį elektros tinklo intensyvumą, emisijos galėtų mažėti daugiau nei 25 proc., palyginti su įprastu metodu.
Kita svarbi tyrėjų išvada – pasaulyje silikatinių uolienų ištekliai yra milžiniški. Pasitelkę geologinius žemėlapius autoriai teigia, kad bazalto ir gabro kiekio pakaktų dabartiniams cemento gamybos mastams išlaikyti šimtus tūkstančių metų.
Didžiausia kliūtis – inžinerija ir kaina
Nepaisant potencialo, mokslininkai pabrėžia praktinius barjerus: kalcio išgavimas iš silikatų yra gerokai sudėtingesnis inžinerinis uždavinys nei iš kalkakmenio, kuris natūraliai turi daug lengviau panaudojamo kalcio. Be to, dabartinė portlandcemenčio gamyba buvo tobulinama daugiau nei šimtmetį, o pramonė remiasi išgrynintomis tiekimo grandinėmis.
Dar viena įtampa – ekonomika: cementas yra palyginti pigi masinė prekė, todėl bet kokia nauja technologija turi aiškiai įrodyti, kad ji ne tik mažina emisijas, bet ir gali konkuruoti kaštais bei stabilumu. Tyrėjai pažymi, kad vienas iš būdų pagerinti ekonomiką būtų šalutinių produktų panaudojimas, nes silikatinėse uolienose dažnai yra vertingų metalų.
Tyrime akcentuojama, kad bazalte galima rasti geležies ir aliuminio junginių, kuriuos teoriškai būtų galima atgauti kaip papildomus produktus. Tokia kelių produktų iš vienos žaliavos logika mažintų atliekas ir energijos nuostolius, tačiau reikalautų naujų technologinių sprendimų ir investicijų.
Cemento pramonės dekarbonizacija pastaraisiais metais spartėja ir kitomis kryptimis, įskaitant klinkerio kiekio mažinimą mišiniuose, alternatyvius rišiklius ir anglies dioksido surinkimą. Bazaltu paremtas metodas išsiskiria tuo, kad siekia sumažinti pačias proceso prigimtines emisijas, tačiau jo sėkmę lems tai, ar laboratorinės įžvalgos bus patikimai perkeltos į didelio masto gamybą.
Leave a Reply