Hlavná zložka cementu, výroba slinku, môže byť veľmi znečisťujúca
Počuli ste o slinku? Toto meno nemusí znieť povedome, ale uvedomte si, že je oveľa bežnejšie, ako si myslíte. Budovy, domy, chodníky, javiská a v zásade všetky stavebné práce sa spoliehajú na cement ako na jeden zo základných materiálov ... A slinok je hlavnou zložkou prítomnou v zložení cementu.
Klinker je zrnitý a tuhý materiál, ako je vidieť na obrázku nižšie. Všeobecne sa dá povedať, že slinok sa považuje za homogénny prášok (múku) z rozomletých a zmiešaných rôznych surovín, ktorý sa po vystavení extrémne vysokým teplotám zmení na horninu. Proces výroby týchto látok nie je zďaleka jednoduchý a môže mať značné dopady na životné prostredie.
Proces produkcie
Portlandský slinok alebo portlandský slinok, ako je tiež známe, sa získava spaľovaním surovín zomletých v rotačnej peci pri teplotách do 1 450 ° C. Hlavnou surovinou na výrobu slinku je vápenec a okrem neho sa v menšej miere používa aj hlina a oxidy železa a hliníka.
Prvým krokom je teda extrakcia a „rafinácia“ týchto surovín. Vápencové horniny po extrakcii prechádzajú procesom drvenia a drvenia, kým sa nezíska jemný prášok. Potom sa vytvorí homogénna zmes so všetkými potrebnými surovinami. Táto zmes označuje aj jemný prášok a nazýva sa „múka“ alebo „surová“.
Tento materiál sa potom zavádza do rotačnej pece, kde sa ohrieva na teplotu 1 450 ° C, kedy dôjde k slínku.
Palivá, ktoré napájajú pece, sú vo väčšine prípadov z neobnoviteľných zdrojov, ako je ropa a uhlie, čo negatívne prispieva k rizikám a dopadom na životné prostredie. Medzi najpoužívanejšie palivá patria niektoré tuhé látky, napríklad ropný koks a benzín, a niektoré plynné, napríklad zemný plyn. Z nich je ropný koks hlavným palivom používaným na výrobu slinku, čo je spôsobené vysokou výhrevnosťou spojenou s nízkymi obstarávacími nákladmi. Okrem týchto tradičných palív, zvyškov a zvyškov z priemyselnej a biomasy sa na pečenie môžu používať aj drevené a drevené zvyšky.
Po prechode pecou sa tento materiál náhle ochladí nárazmi vzduchu, aby sa stabilizovala jeho štruktúra a získalo sa späť teplo. Takto sa vyrába slinok, základný materiál potrebný na výrobu cementu. Po tomto procese sa získaný materiál (slinok) zmieša so sadrou (sadrou) a inými prísadami (ako je vápenec, puzolán alebo troska), ktoré vedú k vzniku rôznych druhov cementu.
Je dôležité zdôrazniť, že pri vysokých teplotách dosahovaných vo vnútri rotačných pecí dochádza k chemickej reakcii kalcinácie vápenca. Tento proces sa týka okamihu, keď sa vápencová hornina (CaCO3) premení na panenské vápno (CaO) a uvoľní sa z nej veľké množstvo plynného CO2.
Vplyvy na životné prostredie
Preto sa predpokladá, že proces výroby slinku má vysoký znečisťovací potenciál a je zodpovedný za významné vplyvy na životné prostredie.
Tento proces ako celok vyžaduje vysokú spotrebu energie, a to vo forme tepelnej energie spaľovaním palív na ohrev rotačných pecí a vo forme elektrickej energie spotrebovanej v celom priemyselnom procese na presun strojov a výrobu. otáčať rúry. Väčšina z tejto spotreby sa však týka výdavkov na tepelnú energiu počas používania palív.
Aj keď výrobný proces tohto materiálu neprodukuje priamo tuhý odpad, pretože popol zo spaľovania palív v rotačnej peci sa zvyčajne začleňuje do samotného slinku, počas výroby slinku dochádza k vysokým emisiám plynných znečisťujúcich látok a častíc.
Pri spaľovaní palív v peciach, hlavne z neobnoviteľných zdrojov, sa emitujú rôzne znečisťujúce plyny, ako je oxid uhličitý, oxid síry, oxid dusíka, oxid uhoľnatý, zlúčeniny olova a pevné častice. znečisťujúce látky.
A okrem tohto známeho zdroja emisií, ako už bolo skôr uvedené, je kalcinácia vápenca tiež jedným z hlavných faktorov zodpovedných za emisiu oxidu uhličitého v procese výroby slinku a následne aj cementu, pretože na každých 1 000 kg kalcinovaný kalcit (CaCO3) generuje podľa štúdie 560 kg CaO a 440 kg CO2. Chemická kalcinačná reakcia je zodpovedná za približne polovicu emisií CO2 v tomto procese, zatiaľ čo spotreba energie vo forme tepla (spaľovanie palív) predstavuje zvyšok.
Na výrobu tony slinku sa odhaduje, že cementársky priemysel emituje medzi 800 a 1 000 kilogramami oxidu uhličitého, vrátane CO2 vytváraného rozkladom vápenca a spaľovaním fosílneho paliva, ktoré udržujú pece v chode.
Okrem toho počas prvej etapy ťažby surovín môžu tiež nastať fyzické vplyvy, ako napríklad zosuvy pôdy vo vápencových lomoch a erózia v dôsledku vibrácií vytváraných na zemi. A ťažba hliny v riekach môže spôsobiť prehĺbenie týchto vodných tokov, zníženie množstva vody v korytách a narušenie tamojších biotopov, čo znižuje biodiverzitu niekoľkých regiónov.
V Brazílii sa na základe údajov z USA Geological Survey (USGS - Geological Survey of the United States, v portugalčine) a US Energy Information Administration (EIA - Energy Information Administration of the USA) odhaduje, že výroba cement je zodpovedný za až 7,7% národných emisií CO2 pochádzajúcich zo spaľovania fosílnych palív, pričom hlavným zdrojom týchto emisií je výroba slinku.
Alternatívy
Koprocesing
Alternatívou, ktorá sa snaží minimalizovať vplyvy generované v tomto výrobnom procese, je spoločné spracovanie. Spracovanie sa objavilo ako stratégia na zlepšenie ekonomickej výkonnosti (nižšia spotreba energie) v cementárenskom priemysle. Táto technika spočíva v napájaní rotačnej pece odpadom z iných priemyselných odvetví, s použitím čoraz menšieho množstva fosílnych palív a tiež so znížením produkcie odpadu.
Používajú sa predtým vybrané materiály, ktoré nie je možné recyklovať (tj. Odpad), ktoré majú vysokú výhrevnosť a ktoré musia byť úplne vylúčené. Podľa niektorých národných spoločností v tomto procese nedochádza k vytváraniu kvapalných alebo tuhých odpadových vôd, pretože popol, ktorý by sa predtým posielal na skládky, sa teraz začleňuje do slinku bez zmeny ich priorít.
Spoločne tak možno spracovávať rôzne materiály, ako sú pneumatiky, tuky, použité oleje, piliny, zvyšky zeleniny, kontaminovaná pôda a obaly. Nemocničný, domáci, rádioaktívny, výbušný a pesticídny odpad sa nepoužívajú. Výskumníci Miguel Afonso Sellitto, Nelson Kadel Jr., Miriam Borchardt, Giancarlo Medeiros Pereira a Jeferson Domingues z Unisinos, konkrétne na pneumatikách a ryžových šupkách, uverejnili v časopise Ambiente & Sociedade (celý článok tu) článok o ich opätovnom použití. materiály na výrobu cementu;
Je dôležité zdôrazniť, že Národná rada pre životné prostredie (Conama) odporúča, aby pri spaľovaní odpadu v slinkových peciach musela cementáreň spĺňať všetky technické a environmentálne podmienky, aby zodpovedala požadovaným emisným normám. V tomto zmysle musí mať: modernú výrobnú linku, stabilný, regulovaný a optimalizovaný výrobný proces; vysoko účinné zariadenia na zadržiavanie pevných častíc a pracích plynov generovaných pri spaľovaní; a horáky špeciálne navrhnuté pre rôzne druhy palív.
Zmena zloženia slinku
Ďalšou alternatívou, ktorá pomáha znižovať emisie CO2 počas výroby slinku, by bolo vytvoriť nový „recept“ slinku. V záujme zníženia spotreby CO2 počas jeho zloženia začal cementársky priemysel nahradiť časť tohto materiálu vysokopecnou troskou - zvyškom z oceliarskeho priemyslu - a tiež popolčekom - zvyškami z uhoľných elektrární.
Najväčším problémom spojeným s touto alternatívou je skutočnosť, že oceliarsky priemysel - tiež vysoko emitujúci CO2 - a tvorba popolčeka nerastú rovnakou rýchlosťou ako cementárske spoločnosti, čo znemožňuje realizáciu dlhodobých stratégií.
Z dôvodu tohto obmedzenia cementársky priemysel už niekoľko desaťročí používa aj iný kandidátsky materiál na čiastočnú náhradu slinku vo svojej receptúre: vápencový prášok alebo „surové vápencové plnivo“. Plnivo je surovina, ktorá nevyžaduje tepelné ošetrenie (kalcináciu) - proces, ktorý si vyžaduje vysokú spotrebu energie a je zodpovedný za väčšinu emisií CO2 v cementárskom priemysle.
Zachytávanie oxidu uhličitého
Techniky zachytávania a ukladania uhlíka sú mimoriadne dôležité na zníženie emisií tohto skleníkového plynu do atmosféry. Tieto techniky využívajú fyzikálno-chemické mechanizmy na oddelenie tejto znečisťujúcej látky od ďalších kompresných techník na geologické ukladanie oxidu uhličitého emitovaného stálymi zdrojmi, ako je slinková pec, používanou pri výrobe cementu.
V tejto súvislosti by sa mal oxid uhličitý zachytávať a skladovať pred uvoľnením do atmosféry. Z tohto dôvodu by priemyselné odvetvia museli investovať do nových technológií a prispôsobenia svojich závodov, čo by si vyžadovalo veľké investície s následným zvýšením konečného produktu.
