Fenntarthatóság

Karbonsemleges cementgyártás – Hogyan lehetséges?

1/12

A cementgyártás egyszerűsített folyamatábrája az egyes lépésel relatív CO2 kibocsájtásával – forrás: N. Lippiatt, T.-C. Ling, S.-Y. Pan (2019)

?>
A cementgyártás egyszerűsített folyamatábrája az egyes lépésel relatív CO2 kibocsájtásával – forrás: N. Lippiatt, T.-C. Ling, S.-Y. Pan (2019)
?>
Slite cementgyár, Svédorszá – forrás: HeidelbergCement Group
?>
Brevik cementgyár, Norvégia – forrás: HeidelbergCement Group
?>
Beremendi Cementgyár – forrás: Duna-Dráva Cement Kft.
?>
Beremendi Cementgyár – forrás: Duna-Dráva Cement Kft.
?>
Beremendi Cementgyár – forrás: Duna-Dráva Cement Kft.
?>
Váci Cementgyár – forrás: Duna-Dráva Cement Kft.
?>
Váci Cementgyár – forrás: Duna-Dráva Cement Kft.
?>
Brevik cementgyár, Norvégia – forrás: HeidelbergCement Group
?>
Brevik cementgyár, Norvégia – forrás: HeidelbergCement Group
?>
Brevik cementgyár, Norvégia – forrás: HeidelbergCement Group
?>
Brevik cementgyár, Norvégia – forrás: HeidelbergCement Group
1/12

A cementgyártás egyszerűsített folyamatábrája az egyes lépésel relatív CO2 kibocsájtásával – forrás: N. Lippiatt, T.-C. Ling, S.-Y. Pan (2019)

Karbonsemleges cementgyártás – Hogyan lehetséges?
Fenntarthatóság

Karbonsemleges cementgyártás – Hogyan lehetséges?

2021.09.30. 18:08

Cikkinfó

Támogatott tartalom

A Fenntarthatóság rovatot támogatja az 

Szerzők:
Hulesch Máté

A cement az egyik legfontosabb építőipari alapanyag, előállítása jelentős szén-dioxid kibocsájtással jár a nyersanyagok kitermelésétől kezdve a végfelhasználásig. Egyszerű lenne azt mondani, hogy a kibocsájtás csökkentése érdekében le kell állni a gyártással, ez azonban nyilvánvalóan nem egy reálisan járható út. Cikkünkben összegyűjtöttük, hogy a gyártási folyamat egyes lépéseinek kibocsájtása milyen eszközökkel csökkenthető

Az építőiparnak jelentősszerepe van az emberiség szén-dioxid kibocsájtásában, ezen belül pedig a beton- és cementgyártás az éves kibocsájtás 7%-áért felel. A gyártók világszerte elkezdtek jelentős lépéseket tenni annak érdekében, hogy csökkentsék a kibocsájtás mértékét, hiszen nem csak a klímavédelem érdekében kell változtatni, de az egyre szigorodó jogszabályi környezet és az egyre dráguló kvótarendszer szempontjából üzletileg sem leheta megszokott mederben folytatni a gyártást. A világ egyik legnagyobb cementgyártó cége, a HeidelbergCement Group például idén nyáron jelentette be, hogy létrehozzák a világ első karbonsemleges cementgyárát. De milyen megoldások vannak ennek az jelentős környezeti lábnyommal rendlekező iparágnak a kizöldítésére?

Mivel a beton gyártása során keletkező CO2 kibocsájtás nagyjából 95 százaléka a cementgyártással függ össze, ahhoz, hogy a fenti kérdésre választ kapjunk, jobban meg kell ismerni ezt a gyártási folyamatot, és azt, hogy ennek egyes lépéseinél milyen módon lehet csökkenteni a kibocsájtást. Egy kínai és tajvani tudósokból álló kutatócsapat szerencsére épp ezt ismerteti a Journal of Building Engineering című tudományos lapban megjelent átfogó tanulmányában, így a következőkben ezt vesszük alapul.[1]

Nem csak azt érdemes látni, hogy a cement előállításának egyes szakaszainál hogyan csökkenthető a szén-dioxid kibocsájtás, hanem azt is, hogy a különböző szakaszok milyen arányban járulnak hozzá a cementgyártás teljes kibocsájtásához. Ezt az alábbi, leegyszerűsített ábra mutatja, ami az úgynevezett „cradle-to-gate" vagyis bölcsőtől a kapuig folyamatot írja le – tehát a nyersanyag kitermelésétől a felhasználás helyszínéig való eljutás folyamatát.

A cementgyártás egyszerűsített folyamatábrája az egyes lépésel relatív CO2 kibocsájtásával – forrás: N. Lippiatt, T.-C. Ling, S.-Y. Pan (2019)
1/12
A cementgyártás egyszerűsített folyamatábrája az egyes lépésel relatív CO2 kibocsájtásával – forrás: N. Lippiatt, T.-C. Ling, S.-Y. Pan (2019)

A cementgyártás első lépése a nyersanyagok (mészkő és agyag) bányászással történő kinyerése. Ebben a szakaszban többféle módon is csökkenthető a kibocsájtás mennyisége. A legnagyobb hatása a tanulmány szerint azonban a megújuló energiaforrásoknak és a szállítószalagok alkalmazásának van, de kis léptékben olyan egyszerű megoldások is hozzájárulnak a kibocsájtás csökkentéséhez, mint az épp nem használt gépek leállítása, vagy a géppark megfelelő karbantartása.

A kinyert nyersanyagokat természetesen el kell juttatni a bányától a feldolgozó üzemig. Ez, ahogy a fenti ábra is mutatja, relatíve kis mértékben járul hozzá a teljes gyártási folyamat CO2 kibocsájtásához, de ennek csökkentése sem elhanyagolható, hiszen minden megoldás, ami kevesebb üvegház-hatású gáz légkörbe bocsájtásával jár, csak előnyös lehet. Ennél a lépésnél sokat számít a távolság a kitermelés és a feldolgozás helyszíne között – minél közelebb van, annál kevesebbet kell szállítani, tehát az ezzel járó kibocsájtás is csökken. Ha kellően kicsi a távolság, akkor a gépjárművek szállítószalagokra cserélhetőek, de az alternatív üzemanyaggal hajtott járművek alkalmazása is kibocsájtás-csökkentéssel járhat.

Brevik cementgyár, Norvégia – forrás: HeidelbergCement Group
3/12
Brevik cementgyár, Norvégia – forrás: HeidelbergCement Group

Miután a gyárakba érkezett a mészkő és az agyag, a következő lépés, hogy klinkerré égessék őket, ami – mint minden égési folyamat – nagy mennyiségű CO2 kibocsájtással jár. Az említett tanulmány szerint ez az egyik leghatékonyabb ipari körülmények között lezajló égési folyamat, tehát nem egyszerű a kibocsájtás csökkentése, de vannak olyan lehetőségek, amelyek hozzájárulhatnak ehhez. Ilyen például az úgynevezett belit cement előállítása alit cement helyett, amihez 1450°C helyett elegendő 1150°C – az alacsonyabb hőfok pedig kevesebb energiaigénnyel jár. (Mivel a különböző cement-típusok máshogy viselkednek hosszú távon, így természetesen a felhasználás módját is figyelembe kell venni a gyártás során.) Az sem elhanyagolható szempont, hogy milyen tüzelőanyagot használnak a mészkő égetéséhez. Az említett, karbonsemlegesnek szánt gyárban például biomassza-tüzeléssel fognak dolgozni a tervek szerint.

A cementgyártás során előforduló CO2 kibocsájtás nagyjából 50%-áért a mészkő dekarbonizációja a felelős, vagyis az a kémiai folyamat, ami során a mészkőből a cementhez nélkülözhetetlen kalcium-oxid lesz. Elméletileg tehát ebben a munkafázisban van a legnagyobb potenciál a kibocsájtás csökkentésére.  Megkeresésünkre Dr. Szabó László, a HeidelberCement Group leányvállalataként működő hazai Duna-Dráva Cement Kft. műszaki vezérigazgató-helyettese hangsúlyozta, hogy a klinkerásványok kialakulása magas hőmérsékleten egy roppant összetett folyamat, ezért közel sem egyszerű az energiahatékonyság növelése ill. a felhasznált nyers- és alapanyagból származó CO2 kibocsátás csökkentése.

Vannak olyan javaslatok is, amelyek rámutatnak arra, hogy a kalcium-oxid, részben, vagy akár teljes egészében lecserélhető más anyagokra. Ezek a technológiák azonban viszonylag frissek, és korántsem problémamentesek – például jóval toxikusabb az előállításuk, vagy összességében több CO2 emisszióval jár a gyártásuk, mint a kalcium-oxidnak, ill. az abból előállított cementnek. A legegyszerűbb megoldás e tekintetben, ha kevesebb cementet használnak a betongyártáshoz – és ebben óriási szerepe van a tervezőknek és mérnököknek is, hiszen rajtuk múlik, milyen szerkezeti megoldásokat választanak az egyes épületekhez.

Beremendi Cementgyár – forrás: Duna-Dráva Cement Kft.
6/12
Beremendi Cementgyár – forrás: Duna-Dráva Cement Kft.

A cementgyártás CO2 kibocsájtásának csökkentésére egy megoldást a különböző karbonizációs technológiák jelenthetik, amelyek megkötik az előállítás során felszabaduló szén-dioxid molekulákat. Ez a folyamat természetes úton is végbemegy a betonban, de olyan lassan, hogy az nem képes kiegyensúlyozni a gyártás során bekövetkező kibocsájtást. Az ennél gyorsabb megoldások közül alighanem a legelőremutatóbbak azok a technológiák, amelyek már a gyártás során megkötik a kibocsájtott szén-dioxidot. Két fő irány különböztethető meg: a CCS (Carbon Capture and Storage) és a CCU (Carbon Capture and Utilization). Míg az előbbi csupán elraktározza a megkötött szén-dioxidot földalatti tározókban, használt, vagy letermelt olaj-, ill. gázmezőkben, addig az utóbbi újra is hasznosítja azt.

Valódi potenciálja a cementgyártás során a CCU technológiának van, hiszen ebben az esetben pl. a recycling beton finomcementpép tartalma által megkötött CO2 hidraulikus kötési tulajdonsága révén kiegészítő összetevője lehet alacsony kibocsátású beton termékeknek. A tanulmány szerzői azt hangsúlyozzák, hogy míg a szén-dioxid kibocsájtás különböző, a fentiekben is ismertetett módokon csökkenthető rövid távon, hosszú távon az olyan hibrid megoldásokra kell koncentrálni, amelyek az építőanyag-gyártást egyesítik a szén-dioxid, mint alapanyagot felhasználó vegyi folyamatokkal előállított termékek gyártásával, ill. egyéb megkötő technológiákkal. Dr. Szabó Lászlótól azt is megtudtuk, hogy a HeidelbergCement Group már alkalmazza ezt a technológiát egy az Egyesült Államokban működő gyárában, a svéd gyár esetében viszont a CCS megoldást fogják alkalmazni.

Váci Cementgyár – forrás: Duna-Dráva Cement Kft.
8/12
Váci Cementgyár – forrás: Duna-Dráva Cement Kft.

Kérdésünkre a szakember azt is elárulta, hogy a hazai üzemekben ugyan még nem jelentek meg ezek a technológiák, de a Duna-Dráva Cement elkötelezett anyavállalatának fenntarthatósági törekvései mellett. A nagy múltú Beremendi Gyár például 2007-2009 között esett át nagyszabású modernizációs beruházáson, ahol az új kemencevonalnak köszönhetően vált jóval hatékonyabbá a gyártás. A Váci Cementgyárat pedig 2016-2020 között modernizálták, többek között a filterrendszer korszerűsítésével, a primer tüzelőanyagok helyett alternatív biomassza tartalmú energiaforrás felhasználásával, aminek köszönhetően nagy mértékben csökkent a gyár széndioxid-kibocsájtása.

[1] N. Lippiatt, T.-C. Ling, S.-Y. Pan, Towards carbon-neutral construction materials: Carbonation of cement-based materials and the future perspective, Journal of Building Engineering (2019), doi: https://doi.org/10.1016/j.jobe.2019.101062.

Vélemények (0)
Új hozzászólás
Nézőpontok/Történet

ÁLLATSZOBROK // Egy hely + Építészfórum

2022.01.26. 13:30
00:07:33

A gyerekek nagy örömére az országban számos állatot ábrázoló alkotás található, melyek gyakran kvalitásosak ugyan, mégis kevésbé művészi kivitelükről, mint inkább cukiságukról ismertek. Az Egy hely mai részében több kedves állatszoborral ismerkedhetünk meg. 

A gyerekek nagy örömére az országban számos állatot ábrázoló alkotás található, melyek gyakran kvalitásosak ugyan, mégis kevésbé művészi kivitelükről, mint inkább cukiságukról ismertek. Az Egy hely mai részében több kedves állatszoborral ismerkedhetünk meg. 

Nézőpontok/Történet

SZABADSÁG HÍD // Egy hely + Építészfórum

2022.01.26. 13:27
00:07:16

Az eredetileg Ferenc József nevét viselő építmény a Főváros legrövidebb hídja, ám annál látványosabb. Az Egy hely mai részében az 1896-ban épült Szabadság híd izgalmas történetével ismerkedhetünk meg.

Az eredetileg Ferenc József nevét viselő építmény a Főváros legrövidebb hídja, ám annál látványosabb. Az Egy hely mai részében az 1896-ban épült Szabadság híd izgalmas történetével ismerkedhetünk meg.

Friss adatvédelmi tájékoztatónkban megtalálod, hogyan gondoskodunk adataid védelméről. Oldalainkon HTTP-sütiket használunk a jobb működésért. További információk