Цементная промышленность предпринимает конкретные шаги по снижению выбросов

Производство цемента отвечает примерно за 8% глобальных выбросов и может увеличиться на целых 23% к 2050 году. Может ли отрасль найти способ решения проблемы?

Знойным июльским утром на испытательном полигоне в пригороде Парижа группа ученых, инженеров и архитекторов в касках и защитных очках наблюдала сквозь стекло, как машина формует супообразную серую смесь из блоков размером с кирпич. Далее по линии оператор погрузчика аккуратно загружал блоки в камеру отверждения, словно буханки хлеба в пекарне.

То, что они наблюдали, было пробным запуском нового процесса изготовления бетона, разработанного «Solidia Technologies», который, как надеется компания из Нью-Джерси, кардинально изменит способ изготовления этого строительного материала. Компания утверждает, что, изменив химию одного из основных компонентов бетона –цемента, –и изменив процесс его отверждения, она может сделать бетон дешевле, чем традиционный процесс производства, и в то же время резко сократить выбросы углерода.

Цементная отрасль  является одной из наиболее загрязняющих окружающую среду сфер мировой экономики. Она ответственна за около 8% глобальных выбросов углекислого газа (по данным 2015 года), и если бы цементная промышленность была ранжирована с величиной выбросов отдельных стран, она была бы третьим по величине источником выбросов парниковых газов в мире, уступая только Китаю и Соединенным Штатам. Этот и без того огромный след, по прогнозам, будет только расти в ближайшие десятилетия, поскольку экономическое развитие и быстрая урбанизация продолжаются в Юго-Восточной Азии и южной Африке. По данным Международного энергетического агентства и инициативы по устойчивому развитию цемента, к 2050 году производство цемента может увеличиться на целых 23%.

Это создает серьезную проблему для борьбы с изменением климата. Одно из исследований 2018 года показало, что выбросы, связанные с цементной промышленностью, должны будут упасть по крайней мере на 16% к 2030 году, и намного сильнее после, при условии обязательства стран выполнить цель Парижского соглашения по климату 2015 года о сохранении менее двух градусов Цельсия потепления в этом столетии.

По мнению отраслевых экспертов, сокращение в таких масштабах потребует широкого внедрения менее углеродоемких цементных альтернатив, разрабатываемых в настоящее время в лабораториях по всему миру. Но на рынке, управляемом горсткой крупных производителей, остерегающихся вносить изменения в свои существующие бизнес-модели, отсутствие сильной политики стимулирования более зеленых технологий и строительной отрасли, достаточно осторожной в отношении новых строительных материалов, перспективы такого радикального сдвига далеки от определенных.

ТРИ ТОННЫ БЕТОНА НА ЧЕЛОВЕКА

Ошеломляющий углеродный след бетонной промышленности в основном обусловлен исключительным масштабом использования. Прозаическое сочетание песка и гравия, склеенное цементом,  –искусственный каменный материал настолько распространен, что является частью почти каждой структуры нашей современной застроенной среды.

«Современное общество было бы невозможно без бетона», — говорит Роберт Курланд, автор книги «Бетонная планета». Это самый распространенный синтетический материал в мире, и согласно Федерации цементной промышленности австралийской торговой группы, если вы разделите весь бетон, используемый во всем мире каждый год, по три тонны бетона выпадут на каждого человека на планете. Это означает, что он является вторым самым потребляемым ресурсом в мире после воды.

Своим изобилием производства бетон наносит колоссальный урон окружающей среде. Процесс получения портландцемента, наиболее распространенной формы, используемой для производства бетона, например, является одним из самых углеродоемких производственных процессов в мире; производство только одной тонны дает свыше 1000 фунтов углекислого газа.

Процесс начинается со смешения дробленого известняка с другим сырьем. Затем он попадает в большую вращающуюся цилиндрическую печь, нагретую до температуры более 2600 градусов по Фаренгейту. Печь наклонена под небольшим углом, и материалы заливаются в приподнятый край. По мере того как они двигаются к ревущему взрыву пламени в нижнем конце печи, некоторые газообразные компоненты сжигаются, пока остальные элементы соединяются, производя серые шарики или клинкер. Куски материала размером примерно с жемчужину, охлаждаются и затем измельчаются в мелкий порошок, образуя ключевой связующий элемент, который позволяет бетону затвердевать при обработке водой.

Этот процесс, который почти не изменился с тех пор, как он был изобретен почти два столетия назад, производит выбросы углерода двумя способами. Во-первых, для нагрева печи до высоких температур, необходимых для разрушения материалов, обычно сжигаются ископаемые виды топлива, выделяя при этом углерод. Кроме того, сам процесс термического разложения приводит к выбросам, поскольку углерод в известняке соединяется с кислородом в воздухе, производя углекислый газ в качестве побочного продукта.

«В результате цементной реакции образуется до двух третей выбросов углерода, поэтому его производство считается особенно сложным процессом обезуглероживания, — говорит Гаурав Сант, профессор гражданского и экологического проектирования в Калифорнийском университете Лос-Анджелеса. — Поскольку выбросы углекислого газа являются частью самого химического процесса, даже полное переключение на источники энергии с низким или нулевым содержанием углерода для нагрева печей решит только часть проблемы».

Производители цемента уже предприняли шаги по сокращению выбросов. Благодаря повышению энергоэффективности и настройкам бетонных смесей, средняя интенсивность производства углекислого газа при производстве цемента в мире за последние 20 лет снизилась на 18%. Некоторые компании также внедрили технологию, предотвращающую попадание выбросов углекислого газа в атмосферу, хотя такие системы не способны улавливать такое большое количесвто и могут оказаться бесполезными в масштабах, необходимых для существенного решения проблемы.

В то время как лидеры отрасли недавно заявили о своем дальнейшем снижении, Альфред Сант предупреждает, что существующие технологии могут обеспечить лишь часть экономии углекислого газа, необходимой для достижения целей парижского соглашения. «В действительности отрасль должна вкладывать деньги и усилия в производство новых или альтернативных видов цемента, которые не требуют клинкера и больших затрат», — говорит он. «Это единственный способ, которым можно решить проблему выбросов углекислого газа от производства цемента».

ДОСТАТОЧНА ЛИ ТЕХНОЛОГИЯ?

Компании пытаются разными способами уменьшить или устранить количество клинкера, необходимого для производства бетона. Например, компания «BioMASON», базирующаяся в Северной Каролине, использует естественные бактерии в качестве связующего вещества для изготовления бетонных кирпичей, в то время как «CO2Concrete», дочерняя компания UCLA, разработала технологию, которая берет углекислый газ непосредственно из дымоходов электростанций для производства твёрдых природных карбонатов, которые затем могут быть использованы для замены традиционного портландцемента. Другие, такие как «Banah» в Соединенном Королевстве и «Zeobond» в Австралии, сосредоточены на использовании побочных продуктов других промышленных процессов для создания так называемых «геополимеров», способных заменить клинкер при производстве цемента.

Эксперты говорят, что «Solidia», компания из Нью-Джерси, которая набирала темпы на французском рынке этим летом, является одной из наиболее перспективных в сфере. Её технология, которая была впервые разработана в 2008 году в Университете Рутгерса, включает манипулирование химией цемента для значительного снижения температуры в печи, необходимой для производства клинкера, а затем отверждение бетона, изготовленного из цемента, с использованием отработанного углекислого газа вместо воды.

«Эти технологии в совокупности обеспечивают сокращение выбросов до 70% по сравнению с обычным бетоном на основе портландцемента — и за меньшую стоимость», — говорит Том Шулер, президент и генеральный директор «Solidia», которая получила финансовую поддержку от  Kleiner Perkins, Bright Capital, нефтяного гиганта «BP», и швейцарской компании  «LafargeHolcim», крупнейшего  производителя цемента в мире.

Еще одна компания, работающая над альтернативными цементными растворами, — это «CarbonCure» со штаб-квартирой в Галифаксе, Новая Шотландия. Детище инженера-строителя Роба Нивена, «CarbonCure», разработало систему, в которой сжиженный углекислый газ закачивается во влажный бетон по мере его смешивания. По мере того, как бетон затвердевает, углекислый газ реагирует с бетоном, превращаясь в минерал, эффективно снижая потребность в цементе без ущерба для прочности или цены бетона.

«В любом бетонном здании или инфраструктурном проекте этот процесс минерализации CO2 снижает столько углерода, сколько сотни, если не тысячи акров деревьев в течение года», — говорит Кристи Гэмбл, директор по устойчивому развитию «CarbonCure». По ее словам, распространение технологии по всему миру может сократить около 550 миллионов тонн углекислого газа в год, что эквивалентно изъятию из эксплуатации 150 миллионов автомобилей.

На данный момент технология «CarbonCure», которая требует небольшой модернизации, состоящей из компьютерной системы, резервуара для хранения углекислого газа и трубки для закачки его в бетонную смесь, теперь установлена на почти 150 бетонных заводах в Северной Америке. Компания говорит, что она также расширяется в Юго-Восточной Азии и Европе.

Демонстрация их продукции на весь мир проходит в штате Джорджия в многоэтажном коммерческом офисном здании, строящемся в одном из самых модных районов Атланты. Строительство будет завершено к концу года, и это будет первое крупномасштабное сооружение, в котором будет использоваться бетон, изготовленный с помощью «CarbonCure», по всей структуре. По словам Гэмбл, один только этот проект предотвратит выброс в атмосферу более 750 тонн углекислого газа, что эквивалентно количеству поглощаемого 800 акрами лесных угодий в год.

Хотя такие компании, как «Solidia» и «CarbonCure», начинают продвигаться вперед, им еще предстоит пройти долгий путь, прежде чем захватить даже небольшую долю рынка. «Schuler» считает, что основным препятствием является широко распространенный консерватизм в строительном секторе. «Общая позиция отрасли — видеть, как она в это верит», — говорит «Schuler». Компания потратила около 100 миллионов долларов на исследования и разработки и испытания, подобные тем, что проводились во Франции, чтобы убедить коммерческих клиентов.

Нежелание перенимать новые технологии понятно. «Когда дело доходит до обеспечения безопасности жизни в сооружениях, вы должны быть уверены, что то, что вы делаете, сработает», — говорит Сант. Он также утверждает, что современные правила безопасности не способны оценить новые процессы производства бетона, которые потребуются для значительного сокращения выбросов углерода в промышленности.

«Проблема в том, что мы слишком долго полагались на существующие кодексы и стандарты, которые предписывают нам определенную конкретику, а не использование критериев, основанных на характеристиках, которые стимулировали бы отраслевые инновации», — говорит он.

Еще одной важной проблемой является стоимость. «Хотя новые решения не всегда стоят дороже, чем обычные, в тех случаях, когда они стоят существенно, готовность платить за дополнительные расходы бывает ограничена», — говорит Джереми Грегори, исполнительный директор «MIT’s Concrete Sustainability Hub», исследовательской группы, специализирующейся на устойчивом бетоне, его  производстве и использовании. Например, исследование, проведенное в 2015 году, показало, что цементы на основе геополимеров могут стоить в три раза дороже, чем традиционные.

Политика, направленная на компенсацию более высоких затрат и поощрение инвестиций в экологически чистый цемент, также отсутствует, говорит Гэмбл, предполагая, что “технологический прогресс не может сам по себе снизить выбросы цемента.»То, что необходимо, — говорит она, — это меры по ограничению выбросов и штрафы, необходимые в качестве рыночных сигналов, и поощрение широкого внедрения более зеленых технологий.”

В конце концов, она признала, что низкоуглеродистый цемент все еще довольно далек от широкомасштабного внедрения. Тем не менее ситуация остается позитивной: “возможно, это займет 20, 30 лет, может быть, больше. Но мы начинаем замечать первые проблески на этом пути.”

Учитывая колоссальный масштаб углеродного следа отрасли, один только цемент может осуществить или переломить проблему замедления глобального потепления. Для Грегори единственный путь вперед-продолжать подталкивать всю индустрию к ускорению своих усилий.

«Откладывать или избегать этого прорыва, — говорит он, — на самом деле не вариант.”

Марсело Росси-независимый научный и экологический журналист, базирующийся в Милане, Италия. Его работы были среди прочего опубликованы на Аль-Джазира, Смитсониан, Ройтерс, Уиред, и Аутсайд.

(с) Undark

Источник

Categories: Новости отрасли

Экспортные цены на аммиак упали существенно АО «ТАНЕКО» посетила делегация Турции