U svakom koraku procesa, proizvodnja cementa utječe na okoliš . To uključuje kamenolome vapnenca, koji su vidljivi s velikih udaljenosti i mogu trajno promijeniti lokalni okoliš, emisije onečišćujućih tvari u zraku u obliku prašine i plinova; buku i vibracije pri radu strojeva; te miniranje u kamenolomima.
Utjecaji proizvodnje cementa na okoliš
Između 4 i 8% ukupnih svjetskih emisija CO2 dolazi od betona , koji ima složen utjecaj na okoliš na koji utječu njegova proizvodnja, primjena i izravni učinci na infrastrukturu i zgrade. Cement, koji ima vlastite ekološke i društvene učinke, osim što značajno utječe na utjecaj betona, značajna je komponenta.
1. Emisije ugljičnog dioksida i klimatske promjene
S obzirom na to da cementna industrija proizvodi do 5% svih emisija CO2 koje proizvodi čovjek, od čega 50% dolazi od kemijskih reakcija, a 40% od izgaranja goriva, jedan je od dva najveća proizvođača plina na svijetu koji uzrokuju klimatske promjene.
Procijenjena emisija CO2 za proizvodnju konstrukcijskog betona (s oko 14% cementa) je 410 kg/m3 (ili približno 180 kg/toni pri gustoći od 2.3 g/cm3); ovaj učinak se smanjuje na 290 kg/m3 kada se umjesto cementa koristi 30% letećeg pepela.
Za svaku proizvedenu tonu cementa, 900 kg CO2 ispušta se u atmosferu, što čini 88% emisija koje se odnose na prosječnu betonsku mješavinu. Emisija CO2 iz proizvodnje betona izravno je proporcionalna udjelu cementa koji se koristi u betonskoj mješavini.
Kada se kalcijev karbonat termički razgradi, stvarajući vapno i ugljikov dioksid, proizvodnja cementa rezultira emisijama stakleničkih plinova. Potrošnja energije tijekom proizvodnje cementa također doprinosi ovom problemu, posebno kada se izgaraju fosilna goriva .
Činjenica da beton ima vrlo nisku utjelovljenu energiju po jedinici mase jedan je aspekt životnog ciklusa betona koji zaslužuje pozornost. To je uglavnom zbog dostupnosti i česte dostupnosti komponenti koje se koriste u proizvodnji betona, kao što su voda, pucolani i agregati, u lokalnim resursima.
U skladu s tim, proizvodnja cementa koristi 70% energije sadržane u betonu, dok transport koristi samo 7%.
Beton ima nižu ugrađenu energiju po jedinici mase od većine drugih građevinskih materijala, osim drva, s ukupnom ugrađenom energijom od 1.69 GJ/toni. Zbog ogromne mase betonskih konstrukcija ova usporedba nije uvijek odmah primjenjiva u donošenju odluka.
Važno je zapamtiti da se ova procjena temelji na udjelima betonske mješavine s najviše 20% letećeg pepela. Prema procjenama, zamjena jednog postotka cementa letećim pepelom rezultira smanjenjem potrošnje energije od 0.7%. To bi rezultiralo značajnim uštedama energije jer neke predložene mješavine sadrže čak 80% letećeg pepela.
Prema izvješću Boston Consulting Group iz 2022. godine , ulaganja u stvaranje ekološki prihvatljivijeg cementa rezultiraju većim uštedama stakleničkih plinova nego ulaganja u električnu energiju i zrakoplovstvo.
2. Površinsko otjecanje
Poplave i teška erozija tla mogu biti posljedica površinskog otjecanja, koje se događa kada voda otječe s nepropusnih površina poput neporoznog betona. Benzin, motorna ulja, teški metali, otpad i drugi zagađivači često završavaju u gradskom otpadu s nogostupa, cesta i parkirališta.
Bez prigušenja, nepropusni pokrov tipičnog metropolitanskog područja smanjuje procjeđivanje podzemne vode i rezultira pet puta većim otjecanjem od tipične šume iste veličine.
Mnogi nedavni projekti popločavanja počeli su koristiti propusni beton, koji nudi određenu razinu automatskog upravljanja oborinskim vodama, u nastojanju da se uravnoteže štetne posljedice nepropusnog betona.
Beton je pažljivo postavljen s pažljivo izračunatim omjerima agregata kako bi se proizveo propusni beton, koji omogućuje površinskom otjecanje da procuri i vrati se u podzemnu vodu.
Time se olakšavaju i poplave i obnavljanje podzemnih voda. Propusni beton i druga područja s diskretnom površinom mogu djelovati kao automatski filtar za vodu blokirajući prolaz nekim opasnim zagađivačima poput ulja i drugih kemikalija ako su pravilno izrađeni i premazani.
Nažalost, još uvijek postoje nedostaci korištenja propusnog betona u širokim razmjerima. Njegova manja čvrstoća u usporedbi s konvencionalnim betonom ograničava upotrebu na područja s niskim opterećenjem i potrebno ga je pažljivo ugraditi kako bi se smanjila osjetljivost na oštećenja od smrzavanja i odmrzavanja i nakupljanje mulja.
3. Urban Heat
Ono što je poznato kao efekt urbanog toplinskog otoka uglavnom je uzrokovano betonom i asfaltom. Očekuje se da će svijet do 2060. godine dodati 230 milijardi m2 (2.5 bilijuna ft2) zgrada, što je površina ekvivalentna postojećem globalnom fondu zgrada.
Prema Odjelu za ekonomska i socijalna pitanja Ujedinjenih naroda, predviđa se da će 68% svjetske populacije živjeti u urbanim područjima do 2050. Kao rezultat dodatne energije koju koriste i onečišćenja zraka koje proizvode, popločane površine predstavljaju ozbiljnu prijetnju .
Regija ima mnogo mogućnosti za uštedu energije. Idealno bi bilo da potražnja za klimatizacijskim uređajima opadne kako temperature padaju, čime se štedi energija.
Međutim, studije o tome kako reflektirajući pločnici utječu na okolne strukture pokazale su da nepostojanje reflektirajućeg stakla na zgradama, sunčevo zračenje reflektirano od kolnika može povisiti temperaturu zgrade, povećavajući potrebu za klimatizacijom.
Štoviše, na lokalne temperature i kvalitetu zraka može utjecati prijenos topline s kolnika koji prekrivaju gradove. Korištenje materijala koji apsorbiraju manje sunčeve energije, kao što su pločnici s visokim albedom, može ograničiti protok topline u urbanu okolinu i regulirati UHIE. Vruće površine zagrijavaju gradski zrak konvekcijom.
Za površine od materijala za kolnike koji se sada koriste, albedo se kreće od oko 0.05 do otprilike 0.35. Materijali za kolovoze s visokim početnim albedom imaju tendenciju da izgube refleksiju tijekom tipičnog životnog vijeka, dok oni s niskim početnim albedom mogu dobiti refleksiju.
Učinak toplinske udobnosti i potreba za dodatnim mjerama ublažavanja koje ne ugrožavaju zdravlje i sigurnost pješaka, posebno tijekom toplinskih valova, dodatni su čimbenici koje treba uzeti u obzir. “Mediteranski indeks udobnosti na otvorenom” (MOCI) izračunava se dok
Ljudi su izloženi vremenskim uvjetima i uvjetima toplinske udobnosti, stoga sveukupni urbanistički dizajn ipak treba uzeti u obzir pri donošenju procjena. Kada se ispravno kombinira s drugim tehnologijama i tehnikama kao što su vegetacija, reflektirajući materijali itd., upotreba materijala visokog albeda u urbanim okruženjima može imati korisne učinke.
4. Betonska prašina
Tijekom potresa i drugih prirodnih nepogoda, kao i tijekom rušenja zgrada, često se u atmosferu ispušta velika količina betonske prašine. Nakon potresa u Velikom Hanshinu utvrđeno je da je glavni uzrok ozbiljnog onečišćenja zraka betonska prašina.
5. Radioaktivno i otrovno onečišćenje
Zdravstveni problemi mogu nastati zbog uključivanja nekih spojeva u beton, uključujući željene i nepoželjne aditive. Ovisno o izvoru korištenih sirovina, različite koncentracije prirodno prisutnih radioaktivnih elemenata (K, U, Th i Rn) mogu se naći u betonskim konstrukcijama.
Na primjer, neko kamenje prirodno emitira radon, a otpad iz starih rudnika sadržavao je mnogo urana. Nenamjerno korištenje otrovnih spojeva kao rezultat kontaminacije od nuklearne nesreće je još jedna mogućnost. Ovisno o tome što je bilo uključeno u beton prije rušenja ili pucanja, prašina od krhotina ili puknutog betona može predstavljati velike zdravstvene rizike.
Međutim, nije nužno rizično i čak bi moglo biti korisno ugraditi otrovne tvari u beton. U nekim slučajevima dodavanje određenih spojeva, uključujući metale, cementu tijekom procesa hidratacije imobilizira ih u sigurnom stanju i sprječava njihovo ispuštanje u okoliš.
6. Dušikov oksid (BRx)
Dušikov oksid (NOx) ima brojne negativne učinke na ljudsko zdravlje i okoliš, uključujući prizemni ozon, kisele kiše, globalno zatopljenje, pogoršanje kvalitete vode i oštećenje vida. Djeca i osobe s plućnim problemima poput astme su među pogođenim skupinama, a izloženost ovim stanjima može oštetiti plućno tkivo kod ljudi koji rade ili vježbaju vani.
7. Sumpor-dioksid (SO2)
Visoke razine sumpornog dioksida (SO2) mogu otežati disanje i pogoršati respiratorna i kardiovaskularna stanja koja su već prisutna. U osjetljivu populaciju spadaju astmatičari, osobe s bronhitisom ili emfizemom, djeca i starije osobe. Glavni uzrok kiselih kiša, odnosno taloženja kiseline, je SO2.
8. Ugljikov monoksid (CO)
Smanjenjem količine kisika koji se dostavlja organima i tkivima tijela, ugljični monoksid (CO) može imati štetan utjecaj na zdravlje. Također može imati negativne učinke na kardiovaskularni i živčani sustav. Smog, ili prizemni ozon, koji može dovesti do respiratornih problema, djelomično nastaje zbog CO.
9. Goriva i sirovine
Ovisno o inputima i postupku, mlin za cement koristi 3-6GJ goriva za proizvodnju tone klinkera. Primarna goriva koja danas koristi većina cementnih peći su ugljen, petrolkoks i, u manjoj mjeri, prirodni plin i loživo ulje.
Ako zadovoljavaju rigorozne kriterije, određeni otpad i nusproizvodi s oporabivom kalorijskom vrijednošću mogu se koristiti kao goriva u cementnim pećima kako bi se zamijenila neka od tradicionalnih fosilnih goriva, poput ugljena.
Na mjestima sirovina kao što su glina, škriljevac i vapnenac, određeni otpad i nusproizvodi koji sadrže korisne minerale poput kalcija, silicija, glinice i željeza mogu se koristiti kao sirovine u peći.
Granica između alternativnih goriva i sirovina nije uvijek jasna jer određeni materijali imaju i vrijedan mineralni sadržaj i kaloričnu vrijednost koja se može obnoviti.
Na primjer, otpadni mulj izgara kako bi proizveo minerale koji sadrže pepeo koji su korisni u matrici klinkera unatoč niskoj, ali značajnoj kalorijskoj vrijednosti.
Utjecaji proizvodnje cementa na okoliš – Pitanja i odgovori
Kakvo zagađenje uzrokuje industrija cementa?
Koliko CO2 nastaje proizvodnjom cementa?
Kako proizvodnja cementa uzrokuje klimatske promjene?
Koji su utjecaji betona na okoliš?
Zaključak
Iz onoga što smo vidjeli u ovom članku, znamo da iako je proizvodnja cementa nužan sastojak u pokretanju razvoja društva, oni su štetni za naš okoliš. To zahtijeva značajan napredak od cementa prema drugim održivim i ekološki prihvatljivim alternativama graditeljstvu.