في يوم الأرض يتكاتف العالم لوضع حلول لأزمة المناخ؛ والحد من انبعاثات ثاني أكسد الكربون، وبهذه المناسبة نتحدث خلال هذه السطور عن صناعة الخرسانة؛ وهي المادة الأكثر استخدامًا في العالم، حيث يتم استخدام حوالي 14 مليار متر مكعب كل عام، ومن ذلك، يتم استخدام 40% منها لبناء أماكن ليعيش فيها الناس.
يذكرنا يوم الأرض أن إنتاج الخرسانة يطلق ثاني أكسيد الكربون (CO₂)، وهو أحد الغازات الدفيئة التي تؤدي إلى تغير المناخ، حوالي 90% من الانبعاثات المرتبطة بالخرسانة تأتي من إنتاج الأسمنت البورتلاندي – هذا المسحوق الرمادي الناعم، وهو الجزء الذي يربط المكونات الخرسانية معًا، سمي على اسم حجر من جزيرة بورتلاند.
يمثل الأسمنت البورتلاندي ما بين 7% إلى 8% من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون المباشرة في العالم.
ويتزايد إنتاج الأسمنت المنخفض الكربون الأكثر استدامة وفعالية من حيث التكلفة، والذي يطلق عليه غالبا الأسمنت “الأخضر”.
من المقرر أن ينتج مصنع جديد بجوار مصنع أسمنت قائم في ردينج بولاية كاليفورنيا حوالي 15 ألف طن من الأسمنت منخفض الكربون كل عام، كما يمكن استخدام ذلك لصنع حوالي 50 ألف متر مكعب من الخرسانة، وهو أقل من 0.0004% من إنتاج الخرسانة في العالم.
في شركة Redding، تقوم شركة Fortera لتكنولوجيا المواد بتحويل ثاني أكسيد الكربون الذي تم التقاطه أثناء إنتاج الأسمنت التقليدي إلى أسمنت أخضر جاهز للاستخدام، وهو شكل من أشكال كربونات الكالسيوم.
وهذا يمكن أن يقلل من انبعاثات الكربون من الأسمنت بنسبة 70٪ على أساس الطن مقابل الطن، وفقًا لفورتيرا.
قضية تاريخية
يستخدم الناس الخرسانة منذ أكثر من 2000 عام، عن طريق مزج الحصى والرمل والأسمنت والماء، وأحيانًا المواد الكيميائية الاصطناعية، كما يتم استخدامه لإنشاء كل شيء بدءًا من المسارات والجسور وحتى المباني والأنابيب.
في الوقت الحالي، يستخدم الاتحاد الأوروبي أكثر من طنين من الخرسانة للشخص الواحد سنويًا – 325 كجم منها إسمنت، وهذا يعادل كمية الطعام التي يتناولها الشخص الأوروبي العادي في خمسة أشهر.
يعد إنتاج الأسمنت عملية كثيفة الاستخدام للطاقة ومن الصعب خفض انبعاثات الغازات الدفيئة، عندما يتم تسخين الحجر الجيري في فرن، غالبًا ما يتم تشغيله بالفحم، كما يتم فقدان ما يقرب من نصف الحجر الجيري على شكل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون.
يحدث هذا لأن الحجر الجيري (كربونات الكالسيوم) يتحلل بالحرارة ليشكل الكلنكر ، وهو مزيج من أكسيد الكالسيوم وثاني أكسيد الكربون. مقابل كل طن من الأسمنت البورتلاندي العادي، يتم إطلاق 0.6-0.9 طن من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي.
تعتمد العديد من الصناعات على هذه المادة، التحدي الرئيسي الذي يواجه صناعة الأسمنت هو تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في نفس الوقت الذي يتم فيه تلبية الطلب العالمي.
لذا، فإلى جانب تطوير تقنيات جديدة، يجب إنشاء إنتاج الأسمنت منخفض الكربون على نطاق عالمي لتلبية احتياجات البنية التحتية المطلوبة للدول النامية اقتصاديًا.
البدائل منخفضة الكربون
تشمل الطرق الأخرى لتقليل البصمة الكربونية للخرسانة استخدام الرماد المتطاير (منتج ثانوي من حرق الفحم في محطات الطاقة) أو الخبث (منتج ثانوي من إنتاج الصلب) ليحل محل الأسمنت البورتلاندي جزئيًا.
ومع ذلك، فإن مصادر هذه المواد ستنخفض مع قيام الصناعات الأخرى بإزالة الكربون. بمرور الوقت، سيتم استخدام كمية أقل من خام الحديد لإنتاج الفولاذ؛ حيث يتم إنتاج المزيد من الفولاذ من إعادة تدوير الفولاذ الموجود، لذلك سيكون هناك خبث أقل متاحًا.
تعتمد الاستراتيجيات الحالية لإزالة الكربون من الأسمنت والخرسانة بشكل كبير على استخدام تكنولوجيا احتجاز الكربون وتخزينه لالتقاط انبعاثات العمليات التي لا يمكن تجنبها من مصانع الأسمنت.
لذا فإن إنتاج الأسمنت منخفض الكربون ليس من الضروري أن يتضمن استبدال كل مصنع إنتاج الأسمنت قيد التشغيل، كما يمكن تحديث منشآت الأسمنت منخفض الكربون لالتقاط انبعاثات ثاني أكسيد الكربون المنبعثة من تصنيع الأسمنت التقليدي، ويمكن للنباتات أيضا استخدام ثاني أكسيد الكربون المحتجز داخل الأسمنت الذي تنتجه أو كمنتج للصناعات الغذائية والكيميائية.
في النرويج، تقوم شركة Heidelberg Materials ببناء مصنع لالتقاط الكربون وتخزينه على نطاق صناعي في منشأة للأسمنت يمكنه التقاط وتخزين ما يقدر بنحو 400000 طن من ثاني أكسيد الكربون سنويًا وهذا هو نصف انبعاثات المصنع الحالي.
تكلفة مرتفعة
ومع ذلك، فإن هذه التكنولوجيا لها تكلفة استثمارية عالية بالنسبة لمنتجي الأسمنت. يمكن تخزين ثاني أكسيد الكربون المحتجز تحت الأرض، لكن هذا يتطلب خصائص جيولوجية محددة غير مضمونة في مواقع إنتاج الأسمنت.
يتم تنظيم انبعاثات الغازات الدفيئة في قطاع الأسمنت من خلال نظام تداول الانبعاثات التابع للاتحاد الأوروبي، تم إنشاء هذا لجعل الملوثين يدفعون ثمن انبعاثات غازات الدفيئة، وخفض الانبعاثات وتوليد الإيرادات لتمويل التحول الأخضر.
ولم يخفض هذا التشريع بشكل كبير انبعاثات الكربون في قطاع الأسمنت على مدى العقد الماضي، وفقا لوكالة الطاقة الدولية، ويرجع ذلك أساسًا إلى بدلات الانبعاثات المجانية الممنوحة لمصنعي الأسمنت.
على الرغم من الأرباح الجيدة المستمرة في صناعة الأسمنت، لم يكن هناك ما يكفي من الاستثمار في استيعاب التكنولوجيات النظيفة على نطاق واسع والاستخدام المستدام للمواد، ويمكن أن تساعد الحوافز المالية الأكبر في دفع الشركات مقابل الانبعاثات المرتبطة بإنتاج الأسمنت.
The post في يوم الأرض.. الأسمنت الأخضر يقلل من البصمة الكربونية للبناء appeared first on مجلة عالم التكنولوجيا.
