Srub-stroi58.ru

Сруб Строй
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Отказ от бетона и цемента может сократить выбросы CO2

Отказ от бетона и цемента может сократить выбросы CO2

ТАСС, 28 января. Возврат к постройке домов из дерева и других биоматериалов и отказ от производства цемента и бетона сократит объем общемировых антропогенных выбросов парниковых газов примерно на 20%. Об этом пишут ученые, статью которых опубликовал научный журнал Nature Sustainability.

Из бактерий и песка собрали "живой" бетон. Он сможет сам "лечить" свои трещины

"Урбанизация и рост численности населения порождают постоянный спрос на постройку новых домов, из-за чего производство цемента и стали будет оставаться одним из главных источников СО2. Мы можем превратить эту проблему в средство для борьбы с глобальным потеплением, стимулируя использование дерева в строительной отрасли", — отметила Галина Чуркина, климатолог из Потсдамского института изучения климата (Германия).

Цемент был изобретен британским инженером Джоном Смитоном в середине XVIII века. С тех пор технологии его производства и состав фактически не поменялись. Он представляет собой смесь из обожженного известняка, глины и гипса, которая превращается в твердый материал, похожий по свойствам на камень, при разведении в воде и контакте с воздухом.

Как правило, цемент сейчас производится путем обжига в клинкерных печах. В результате этого в атмосферу попадает большое количество СО2, сажи, ионов тяжелых металлов, различных едких газов и прочих опасных веществ. По своей массе, эти выбросы сопоставимы с весом производимого цемента, что делает эту сферу промышленности одним из самых больших источников выбросов парниковых газов.

"Зеленая" замена бетону

Чуркина и ее коллеги по институту заинтересовались тем, можно ли решить эту проблему радикальным путем, значительно сократив или полностью отказавшись от использования бетона и цемента в тех случаях, когда их можно заменить деревом или другими возобновляемыми строительными материалами.

Руководствуясь этой идеей, климатологи просчитали несколько вариантов того, как изменится уровень выбросов СО2 и прочих парниковых газов, если 1%, 10% , 50% и 90% стройматериалов, производимых сегодня из бетона и цемента, будут заменены на их аналоги из древесины и продукцию прочих "зеленых" технологий.

Эти расчеты показали, что в таком случае строительная индустрия будет не крупнейшим источником антропогенных выбросов парниковых газов, а превратится в одного из главных их поглотителей. К примеру, постройка новых жилых и коммерческих помещений будет поглощать примерно 1 млрд тонн углерода при замене половины конструкций из цемента и бетона на их древесные аналоги, и около 250 млн тонн парниковых газов в случае с 10%.

Читайте так же:
Область применения цементных полов

И того, и другого показателя, как отмечают Чуркина и ее коллеги, человечество сможет легко достичь, если создать соответствующие технологии и подходы, позволяющие быстро выращивать лет и утилизировать отработавшую древесину без возвращения запасенного в ней углерода в атмосферу. При реализации этих планов, выбросы, ввязанные с производством цемента и бетона, сократятся примерно на треть при замене всего 10% этих материалов на древесину.

Если же человечество откажется от почти всех подобных стройматериалов, то положительный эффект от этого превзойдет общий уровень выбросов, связанных с производством цемента, и достигнет уровня, сопоставимого с почти всей промышленностью, занятой обработкой минералов. В таком случае общий объем выбросов СО2 сократится на 20%.

Подобные идеи, как надеются ученые, помогут всем странам мира реализовать главную задачу Парижских соглашений — удержать глобальное потепление на отметке в 1,5 °С и снизить уровень выбросов СО2 до околонулевых значений ко второй половине столетия.

Производители цемента сокращают выбросы СО2 и «озеленяют» бетон

Цементная промышленность дает около 7% мировых выбросов СО2. Заводы для уменьшения углеродного следа меняют «рецепт» цемента и очищают «парниковый выхлоп» предприятия.

Производители цемента сокращают выбросы СО2 и «озеленяют» бетон

Злоупотребление бетоном

Люди ежегодно используют 4 миллиарда тонн цемента. Производители считают, что радикальное уменьшение углеродного следа от цементной промышленности требует множества шагов — от сокращения выбросов в атмосферу до пересмотра нормативов, определяющих потребность строящихся объектов в цементе.

«Бетон очень дешев, и строители систематически злоупотребляют этим. Мы можем сократить количество цемента в бетоне и количество бетона, идущего на возведение зданий», — считает профессор Политехнической школы в Лозанне Карен Скривнер. По некоторым оценкам, мировое потребление цемента можно было бы сократить вдвое только за счет того, что при строительстве не будет заливаться больше бетона, чем необходимо.

Представить себе полный отказ от бетона в ближайшее время невозможно. Особенно в странах, переживающих бурный рост (Китай, Индия, Нигерия). Поэтому необходимо разработать более эффективный цемент, считает Джон Провис, профессор материаловедения из Университета Шеффилда в Англии.

Традиционно цемент получают путем смешивания измельченного известняка с другими ингредиентами и сжигания субстанции при температуре 1450 градусов по Цельсию. В результате получается вещество под названием клинкер. Его перетирают в порошок и соединяют с рядом добавок для получения цемента. Бетон, в свою очередь, есть смесь цемента с песком и породой-наполнителем (щебнем и т.д.), разбавленная водой, которая необходима для запуска химической реакцию, дающей ему затвердеть.

Читайте так же:
Как мешать цемент для отмостки

И топливо, применяемое для обжига в печах, и сам известняк при сгорании выделяют углекислый газ. На каждую тонну произведенного цемента в атмосферу выделяется 600-800 кг СО2.

Глина вместо известняка

Одним из решений проблемы является технология производства цемента из нагретой глины, получившая название LC3. Она может уменьшить углеродный след двумя способами. Во-первых, глина содержит очень мало углерода и при ее нагревании почти ничего не выделяется. Во-вторых, глину можно сжигать при более низких температурах (800° C) и потреблять, соответственно, меньше топлива.

По словам Карена Скривнера, в мире существует практически неограниченное количество запасов глины, большая часть которой уже добыта и признана непригодной для керамической и бумажной промышленности. У многих производителей бетона в карьерах с песком и гравием есть и глины, которые можно использовать в технологии LC3.

Первые заводы по производству цемента по технологии LC3 уже построены в ряде стран. Один из них — крупнейший в Колумбии завод Argos, ежегодно дающий до двух миллионов трехсот тысяч тонн цемента. В этом году после модернизации завод начал действовать по новой технологии. Она сокращает потребление энергии на 30% и снижает выход СО2 почти наполовину. Кроме того, предприятие использует глину, которая добывается примерно в десяти милях от него. «Меньше CO2 означает меньше угля или топлива, так что это более выгодно. Охранять окружающую среду приятнее, когда есть и экономический стимул», — говорит Томас Рестрепо, глава бизнеса компании в Колумбии.

Португальский производитель Cimpor тестирует LC3 на заводе в Кот-Д’Ивуаре. Lafarge-Holcim, крупнейший производитель цемента в Европе, планирует добавить глиняные печи на предприятиях во Франции и Швейцарии в следующем году. На Кубе строится более 20 небольших производств, которые будут давать глинистую смесь для перемешивания ее на стройках с обычным цементом.

Есть у новой технологии и недостатки. «Бетон, изготовленный с использованием LC3, в первые семь дней часто демонстрирует меньшую прочность, чем традиционные формулы, — предупреждает Вандерли Джон, профессор строительных материалов из Университета Сан-Паулу в Бразилии. – Прочность может быть восстановлена позже, ведь для полного схватывания бетона нужен месяц или больше. Также прочность удается повышать с помощью добавок или более качественной глины. Но такие задержки «из-за ожидания» обходятся дорого. Чем короче срок строительства, тем дешевле оно обходится».

Уловить СО2

Поскольку технология LC3 — это лишь частичное решение проблемы выбросов, исследователи во всем мире ищут другие способы «озеленения» производства цемента. Один из вариантов —добавление в него вулканического пепла. Еще один — замена части клинкера шлаковыми отходами от выплавки чугуна или золой из угольных заводов.

Читайте так же:
Гостиницы города вольска цемент

В исследовательской лаборатории Lafarge-Holcim (недалеко от Лиона) ученые работают над тем, как сократить выбросы CO2 предприятиями компании на 15% к 2030 году. Более двух пятых из 1300 патентов Lafarge на производство цемента и бетона служат для ограничения производства углекислого газа. «Мы должны продвигать более экологичные решения, но без ущерба для качества», — напоминает руководитель исследований Эделио Бермехо.

У лаборатории — десятки проектов. Одна группа печатает бетонные элементы на 3D-принтерах. Другая — подбирает альтернативные способы нагрева цементных печей. Третья — делает бетон, который требует меньше воды. Четвертая — изучает способы измельчения песка и гравия, чтобы на бетон шло меньше цемента. И так далее.

Однако, чтобы довести производство цемента до нулевого выброса СО2, нужна технология улавливания парникового газа.

Некоторые предлагают использовать для этой цели щебень от разрушенных зданий. По расчетам, одна тонна переработанного бетона может поглотить 50 килограммов CO2. Идея в том, чтобы уловить углекислый газ, сжать его и поместить глубоко под землю — возможно, в истощенные нефтяные и газовые скважины. Международное энергетическое агентство полагает, что именно улавливание СО2 будет давать 60% сокращения выбросов от цементной промышленности в период до 2070 года.

Как сделать стройку экологичнее? 3 современных разработки

Предприятия по производству цемента являются одними из основных эмитентов углекислого газа – ежегодно они выбрасывают в атмосферу до 5% от общего объема выбросов CO2. В этом «виноват» химический процесс преобразования ископаемого известняка в компонент цемента: при нагревании до 1400 градусов из него выпаривают воду и удаляют углекислый газ.

Компания CarbonCure предложила новый очень простой и логический подход к уменьшению выбросов CO2: использовать углекислый газ, выделяемый при обработке известняка, в производстве бетонных блоков для отверждения цемента и других компонентов.

По словам Роберта Найвена, основателя компании CarbonCure, поскольку процессы извлечения и последующего использования углекислого газа являются достаточно изолированными (в рамках одного производственного цикла, на одном предприятии), то изготовление бетонных блоков по новой технологии позволит существенно сократить выбросы CO2.

Согласно оценкам, по сравнению с технологиями сбора и сжижения углекислого газа на угольных электростанциях и заводах и последующей транспортировки его на предприятия по производству бетонных блоков, разница составит 20 процентов.

Читайте так же:
Временное сопротивление цемента при сжатии

Самоочищающийся бетон

Учёные МГСУ предлагают использовать разработанные в университете фотокаталитические бетоны (о том, что это такое, рассказывали тут)

По мнению авторов проекта использование фотокаталитических бетонов наиболее эффективно для изготовления акустических экранов, которые установлены на Московской кольцевой автомобильной дороге. Уже сейчас полезная площадь экранов превышает 77 тысяч квадратных метров. Замена обычного бетона на самоочищающийся позволит значительно снизить содержание в атмосфере таких опасных веществ как оксид и диоксид азота (NO и NO2).

Их адсорбция происходит на пористой поверхности бетона. Под воздействием солнечного излучения они окисляются и минерализуются, а затем смываются с поверхности материала. В университете предложены альтернативные составы минеральных композитов для производства эффективных акустических экранов с добавлением целлюлозной фибры и диоксида титана. Методом математического планирования определены оптимальные концентрации добавок для получение эффективных фотокаталитических акустических экранов.

Выяснилось, что при нагреве цемент обезвоживается, теряя часть воды в виде пара. Этот пар начинает удаляться от источника тепла, однако данному процессу препятствует сама структура бетона – вода оказывается в ловушке. Обычный бетон не обладает пористостью, а потому пар ищет любую возможность для расширения и заполняет все внутренние дефекты и микротрещины. Когда места не остается совсем, давление нарастает до критического предела, пока наконец не происходит разрыв изнутри.

Переработка отходов

В строительную отрасль по всему миру внедряются принципы безотходного производства. В России этот тренд только набирает обороты.

Например, цементные заводы во многих странах давно стали неотъемлемой частью системы конечной переработки отходов. Средний процент замещения природного топлива альтернативным, полученным из отходов, в ЕС составляет более 40%, а на некоторых заводах этот показатель доходит почти до 100%.

Технология утилизации отходов при производстве цемента представляет собой замену части природного топлива (газа, угля) на топливо, получаемое путем переработки широкого спектра отходов, в том числе остатков твердых коммунальных отходов (ТКО) после извлечения из них полезных фракций для вторичной переработки.

Высокая температура, до 2000°С, обеспечивает безопасное уничтожение отходов, а зольный остаток, вступая в химическую реакцию с сырьевой смесью, превращается в полупродукт-клинкер, из которого производят обычный строительный цемент. То есть на выходе остается ноль золы по сравнению с мусоросжигательными заводами, где ее образуется 15–20% после сжигания.

Остались вопросы? Свяжитесь с нами!

Читайте так же:
Бетон м300 состав цемента

Телефон: 8 (800) 555 29 32

Подпишитесь на нашу email-рассылку, чтобы не пропускать новые статьи!

Выброс со2 при производстве цемента

ЭкоТехника в Facebook Экотехника в Telegram ЭкоТехника в Twitter

  • Главная
  • Энергия
  • Солнце
  • Ветер
  • Вода
  • Земля
  • Рынок
  • Домой >
  • Технологии

Придуман экологичный способ производства цемента — он позволит сократить выбросы CO2 на 4 млрд тонн в год

Производство цемента — один из главных источников парниковых газов. Новая технология сводит на нет эмиссию углекислого газа и генерирует в процессе полезные побочные продукты.

Сегодня на каждый килограмм произведенного цемента приходится около одного килограмма углекислого газа. Между тем цемент остается основным строительным материалом: за год в мире производят от трех до четырех миллиардов тонн цемента и СО2, и это количество продолжает расти. К 2060 году число новостроек должно удвоиться, пишут ученые из MIT, авторы статьи, опубликованной в журнале PNAS. И они придумали, как сократить углеродный след этой отрасли.

Обычный потрландцемент, наиболее распространенный в строительстве вид, получают из измельченного известняка, обожженного вместе с песком и глиной. В процессе обжига СО2 выделяется двумя путями — как продукт горения угля и из газов, которые выделяет известняк при нагревании — и примерно в равном объеме. Новая технология полностью или почти полностью устраняет выбросы из обоих источников.

Инженеры из MIT предлагают заменить ископаемое топливо на чистую возобновляемую энергию и не нагревать известняк. Теперь в процессе задействован электролизер, который расщепляет молекулы воды на кислород и водород. Один электрод растворяет в кислоте измельченный в порошок известняк, выделяя чистый СО2, а другой помогает осаждать гидроксид кальция, или известь. Затем из извести получают силикат кальция.

Диоксид углерода в виде чистого концентрированного потока легко отделяется и улавливается для дальнейшего производства таких ценных продуктов, как жидкое топливо. Также его можно использовать в регенерации масел в нефтяной промышленности или для приготовления газированных напитков и сухого льда. Главное, что он не поступает в окружающую среду.

Расчеты показали, что водород и кислород, которые также выделяются в процессе, можно рекомбинировать, например, в топливном элементе, или сжечь, чтобы получить энергию, которой частично хватит на проведение этой реакции. В результате не останется ничего лишнего, кроме водяного пара.

Источник: hightech.plus

А вы что думаете по этому поводу? Дайте нам знать – напишите в комментариях!

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector