Výroba cementu vypúšťa obrovské množstvo CO2. Nový nápad s čadičom môže zmeniť celé stavebníctvo
Cement patrí medzi veľké zdroje emisií CO2. Vedci ukazujú, že jeho výroba z čadiča by mohla výrazne znížiť emisie aj spotrebu energie.
Ľudstvo sa v snahe byť čo najviac ekologické orientuje na solárnu energiu, veterné turbíny, elektromobily, recykláciu, plastové vrchnáky na fľašiach, slamky a mnoho iného. Akurát tak „trochu“ zaostáva stavebníctvo. Presnejšie to, čo tvorí základ toho, kde bývame. Áno, reč je o cemente. Možno si to nevedel, ale výroba cementu patrí medzi významné priemyselné zdroje oxidu uhličitého.
Podľa geológa Jeffa Prancevica z Kalifornskej univerzity v Santa Barbare je jeho dopad veľmi výrazný a patrí medzi veľké priemyselné zdroje emisií. Cementársky priemysel sa na globálnych emisiách podieľa približne 4,4 percentami, čo z neho robí jedného z väčších „neviditeľných“ znečisťovateľov.
Napriek tomu sa o ňom hovorí menej než o iných sektoroch, ako je doprava či energetika. A práve na tento problém sa zamerala nová štúdia, na ktorej spolupracoval Prancevic s Codym Finkem zo spoločnosti Brimstone Energy. Vedci v nej predstavujú alternatívny spôsob výroby portlandského cementu, ktorý je momentálne najrozšírenejším typom. Navrhujú nahradiť tradičný vápenec horninami bohatými na vápnik a kremičitany, akými sú napríklad čadič alebo gabro.
Zmena suroviny by pritom mohla priniesť výrazné zníženie energetickej náročnosti aj emisií. Podľa modelových výpočtov by výroba cementu z týchto hornín mohla vyžadovať menej než 60 percent energie v porovnaní so spracovaním vápenca. Ešte výraznejší rozdiel sa objavuje pri emisiách oxidu uhličitého, ktoré by v ideálnych podmienkach mohli klesnúť o viac než 80 percent. Dôležitým zistením je aj to, že takýto prechod by nemusel vyžadovať úplne nové fyzikálne princípy či neznáme technológie. Výskumníci tvrdia, že viaceré existujúce priemyselné postupy by sa dali prispôsobiť novému typu suroviny, hoci by to stále znamenalo významné úpravy výrobných procesov. Navyše by sa otvorila možnosť efektívnejšie prepojiť výrobu cementu s produkciou ďalších materiálov, ako sú oceľ či hliník.
Cement výrazne zaťažuje životné prostredie
Súčasná výroba cementu stojí hlavne na vápenci, ktorý sa zahrieva na extrémne vysoké teploty presahujúce 1 500 stupňov Celzia. Pri tomto procese vzniká oxid vápenatý, známy ako pálené vápno. Pritom sa zároveň uvoľňuje aj veľké množstvo oxidu uhličitého. Problém spočíva v samotnej podstate vápenca, nakoľko obsahuje uhlík, ktorý sa počas spracovania dostáva do atmosféry. Len chemický rozklad vápenca pri výrobe jednej tony cementu vyprodukuje približne 500 kilogramov CO2, čo nie je práve málo. Keď sa k tomu pripočítajú emisie zo spaľovania palív potrebných na dosiahnutie vysokých teplôt, celková uhlíková stopa ešte narastá. Práve tento dvojitý zdroj emisií robí z cementu taký výrazný problém.
Neprehliadni
Výskumný tím preto analyzoval, či by kremičitanové horniny mohli slúžiť ako adekvátna náhrada. Z geologického hľadiska sú zásoby čadiča, gabra a podobných hornín veľmi rozsiahle, hoci ich praktická dostupnosť závisí od lokality, ťažby a ekonomiky. Zaujímavé výsledky priniesli aj výpočty týkajúce sa emisií. V niektorých modelovaných scenároch by sa produkcia CO2 mohla výrazne znížiť, najmä pri vhodnom type horniny, optimalizovanom procese a použití čistejšej energie. Konkrétne čísla sa však líšia podľa typu horniny a technologického nastavenia, takže ide skôr o odhad ideálneho stavu než bežnú prax.
Vedci sa zároveň snažili overiť, či je ich nápad zrealizovateľný aj v praxi. Využili pritom technológie známe z iných odvetví a dospeli k záveru, že celý proces je uskutočniteľný. Pričom aj bez výraznej optimalizácie by podľa nich bolo možné dosiahnuť viac než 25 percentné zníženie emisií oproti súčasnému štandardu. Ich návrh má aj ďalšie „plus“. Kremičitanové horniny obsahujú viacero prvkov, ktoré by sa dali pri spracovaní získať ako vedľajšie produkty. Pomer vápnika a železa v čadiči pritom môže byť zaujímavý nielen pre výrobu cementu, ale aj pre ďalšie priemyselné odvetvia, napríklad výrobu ocele či hliníka. To by umožnilo efektívnejšie využitie jednej suroviny na viac účelov.
Podarí sa presadiť cement z čadiča na trhu?
Napriek týmto výhodám však stojí pred novou technológiou pomerne náročná cesta. Cement patrí medzi lacné komodity a jeho výroba je výsledkom dekád optimalizácie. Stavebný sektor je navyše konzervatívny a zmeny v normách či postupoch sa presadzujú len pomaly. Aj preto výskumníci zdôrazňujú, že ich cieľom nie je vytvoriť úplne nový materiál, ale vyrábať rovnaký portlandský cement len „trochu“ iným spôsobom. To by mohlo uľahčiť jeho prijatie vo firmách, keďže by nebolo potrebné zásadne meniť existujúce stavebné postupy ani infraštruktúru.
Otázne, ako vždy, je ekonomické hľadisko. Bez tlaku na znižovanie emisií nemusia mať firmy motiváciu investovať do nových riešení, ktoré prinášajú neistotu. Ak sa však podarí preukázať úspory energie aj nákladov, je možné, že by postupom času mohla nastať zmena. Spoločnosť Brimstone Energy už pracuje na tom, aby sa táto technológia posunula z teórie do praxe. Nezáleží to však len na jednej firme, tento prístup by museli prijať aj ďalší výrobcovia cementu. To ukáže až čas.
