Cement is van fundamenteel belang voor de huidige samenleving, maar wat zijn de gevolgen voor het milieu en hoe kunnen deze worden verminderd?
Cement kan worden beschouwd als een hulpbron die een revolutie teweeg heeft gebracht in de geschiedenis van de techniek en de manier waarop steden zich begonnen te ontwikkelen. Woningen, pleinen, gebouwen, stadions en praktisch elk type constructie vertrouwen op deze substantie als een van de basismaterialen. Maar heb je je ooit afgevraagd hoe het cementproductieproces plaatsvindt en hoe je de impact ervan kunt verminderen?
Het maken van cement is niet eenvoudig en vereist veel energie en verschillende mechanismen. Gebruikt als bindmiddel, zijn de belangrijkste grondstoffen in de samenstelling kalksteen en klei. Beiden gevonden, nog steeds in overmaat, en gewonnen uit de natuur.
Er kan dus worden aangenomen dat de sites die voor de productie ervan zijn bestemd, bestaan uit twee grote activiteiten: de kalksteenwinning en de productie van cement. Fabrieksfaciliteiten bevinden zich meestal in de buurt van de kalksteenwinningslocaties om het transport van zware grondstoffen naar het industriegebied te vergemakkelijken.
De kalksteenmijnbouw wordt uitgevoerd in grote gemechaniseerde openluchtgroeven. En nadat ze zijn gewonnen, worden de stenen gedemonteerd en verkleind met explosieven om een geschikte deeltjesgrootte te hebben.
Productiestappen
Het technologische cementproductieproces dat in de meeste Braziliaanse industrieën wordt geïmplementeerd, staat bekend als het droge proces en bestaat voornamelijk uit de volgende stappen:
- Malen en homogeniseren van grondstoffen (verkrijgen van ruwe bloem)
- Klinkerisatie van ruwe bloem in draaitrommelovens (klinkerproductie) en aansluitende afkoeling van de klinker
- Klinkerslijpen voor en toevoegen van gips om cement te verkrijgen
- Verpakken en verzenden van het eindproduct
Ten eerste worden de grondstoffen - kalksteen (94%), klei (4%) en kleinere hoeveelheden ijzer- en aluminiumoxiden (2%) - gemalen en gemengd tot een fijn poeder (ruwe bloem) wordt verkregen. Dit materiaal wordt vervolgens in een draaitrommeloven gebracht waar het wordt verhit tot een temperatuur van 1500 ° C en vervolgens plotseling wordt afgekoeld door luchtstoten. Zo ontstaat klinker, het basismateriaal dat nodig is voor de productie van cement. Het verkregen materiaal (klinker) wordt vermengd met gips (gips) en andere toevoegingen (zoals kalksteen, puzzolaan of slakken) waardoor verschillende soorten cement ontstaan die uiteindelijk in zakken worden gedaan om ze te verkopen.
Dit proces vereist een hoog energieverbruik, hetzij in de vorm van thermische energie (warmte), door middel van brandstoffen die worden gebruikt om draaitrommelovens te verwarmen voor de productie van klinker, hetzij in de vorm van elektrische energie die wordt verbruikt in het hele industriële proces voor handling machines, draai draaiovens en molens. Het grootste deel van dit verbruik heeft echter betrekking op het verbruik van thermische energie tijdens het verbranden van brandstoffen.
De brandstoffen die de ovens voeden, zijn voor het grootste deel afkomstig van niet-hernieuwbare bronnen, zoals olie en steenkool. Van de meest gebruikte brandstoffen vallen sommige vaste stoffen op, zoals petroleumcokes en benzine, en sommige gasvormige, zoals aardgas en andere minerale steenkoolderivaten.
Petroleumcokes is de belangrijkste energiebron in de cementindustrie, omdat het de belangrijkste brandstof is die wordt gebruikt in de roterende klinkeroven. Het is een zwart en glanzend korrelig materiaal dat voornamelijk bestaat uit koolstof (90 tot 95%), maar het heeft meestal ook een expressief zwavelgehalte (ongeveer 5%). De reden waarom deze brandstof op grote schaal wordt gebruikt, is te wijten aan de hoge calorische waarde die gepaard gaat met de lage aanschafkosten.
Naast deze traditionele brandstoffen kunnen ook industriële en biomassaresten en -afval, houtskool en landbouwresten worden gebruikt om de ovens te voeden.
Milieueffecten
Cementfabrieken vervuilen uiteindelijk het milieu en zijn verantwoordelijk voor relevante milieueffecten.
En hoewel het fabricageproces van dit materiaal niet direct vast afval oplevert, aangezien de as van de verbranding van brandstoffen in de draaioven normaal gesproken in de klinker zelf wordt opgenomen, is er een hoge emissie van gasvormige verontreinigingen en deeltjesvormig materiaal.
Op deze manier worden de belangrijkste effecten veroorzaakt door de uitstoot van vervuilende gassen bij deze verbranding. Een voorbeeld is de hoge uitstoot van kooldioxide (CO2), een van de belangrijkste gassen die het broeikaseffect verstoren.
Onder leiding van de World Business Council for Sustainable Development (WBCSD) heeft het Cement Sustainable Initiative (CSI - Cement Sustainability Initiative ) opdracht gegeven voor een uitgebreid onderzoeksprogramma naar de impact van de cementindustrie op wereldwijd en werkte aan de ontwikkeling van een actieplan om manieren te vinden om de duurzaamheid van de cementproductie te verbeteren.
Cementbedrijven zijn verantwoordelijk voor ongeveer 5% van de wereldwijde uitstoot van kooldioxide (CO2), afkomstig van antropische bronnen, die jaarlijks in de atmosfeer terechtkomen. Geschat wordt dat bij de productie van een ton klinker een ton CO2 wordt geproduceerd, wat volgens een studie grotendeels bijdraagt aan de toename van het broeikaseffect.
In het cementproductieproces kunnen ook zwaveloxide, stikstofoxide, koolmonoxide en loodverbindingen vrijkomen, die allemaal verontreinigende stoffen zijn.
Bovendien kunnen tijdens de eerste fase van de winning van grondstoffen ook fysieke effecten optreden, zoals aardverschuivingen in kalksteengroeven en erosies door trillingen op de grond. En de winning van klei in rivieren kan leiden tot verdieping van deze waterlopen, waardoor de hoeveelheid water in de bodems afneemt en de habitats daar worden verstoord, waardoor de biodiversiteit van verschillende regio's afneemt.
Alternatieven om impact te verminderen
De verwachting is dat de cementproductie de komende jaren zal blijven groeien, waardoor de totale CO2-uitstoot in de wereld toeneemt. Om deze situatie te voorkomen, is het noodzakelijk dat het productieproces veranderingen ondergaat, aangezien het onwaarschijnlijk is dat de vraag naar cement zal afnemen.
Het hierboven genoemde CSI-actieplan somt enkele opties op om duurzaamheid bij de cementproductie levensvatbaar te maken:
- Aanpassing van fabrieken om de uitgestoten koolstof op te vangen;
- Gebruik alleen de droge route in het productieproces, waardoor minder voer uit de oven nodig is;
- Hergebruik van industrieel en landbouwafval om de oven te voeden, in plaats van fossiele brandstoffen te gebruiken (co-processing);
- Gedeeltelijke vervanging, in constructies, van cement door andere materialen;
- Wijziging van de cementformulering zodat bij de productie minder CO2 vrijkomt.
Deze houding zou moeten worden ingenomen door de producenten van het materiaal. De keuze voor cementmodellen die op deze praktijken zijn gebaseerd en de druk op overheid en bedrijven om duurzame wetgeving voor de sector te reguleren, zijn methoden om de huidige richting te veranderen. Cement is, zoals reeds vermeld, essentieel voor de "opbouw" van de samenleving die we vandaag kennen. Daarom moeten we het niet demoniseren, maar op zoek gaan naar grootschalige alternatieven zodat de impact ervan wordt verminderd en duurzamere alternatieven kunnen worden ontwikkeld.
