Kiekviename cemento gamybos proceso etape daromas poveikis aplinkai . Tai apima klinčių karjerus, kurie matomi iš didelių atstumų ir gali negrįžtamai pakeisti vietos aplinką, į orą patenkančių teršalų – dulkių ir dujų – išmetimą, triukšmą ir vibraciją eksploatuojant mašinas ir sprogdinimą karjeruose.
Cemento gamybos poveikis aplinkai
Nuo 4 iki 8 % visų pasaulyje išmetamų CO2 dujų sudaro betonas , kurio poveikis aplinkai yra sudėtingas ir priklauso nuo jo gamybos, panaudojimo ir tiesioginio poveikio infrastruktūrai bei pastatams. Cementas, kuris, be didelės įtakos betono poveikiui, turi ir savo aplinkosauginį bei socialinį poveikį, yra reikšminga šio proceso sudedamoji dalis.
1. Anglies dioksido emisija ir klimato kaita
Cemento versle, kuriame iki 5 % visų žmonių išmetamų CO2 dujų susidaro dėl šios veiklos, susidaro būtent dėl cheminių reakcijų, o 40 % – dėl kuro deginimo, tai yra vienas iš dviejų didžiausių dujų gamintojų pasaulyje, lemiančių klimato kaitą.
Numatomas CO2 kiekis gaminant konstrukcinį betoną (su apie 14 % cemento) yra 410 kg/m3 (arba apie 180 kg/t, kai tankis 2.3 g/cm3); ši išeiga sumažinama iki 290 kg/m3, kai vietoj cemento naudojami 30 % lakieji pelenai.
Kiekvienai pagaminto cemento tonai į atmosferą išleidžiama 900 kg CO2, o tai sudaro 88 % išmetamų teršalų, susijusių su vidutiniu betono mišiniu. Gaminant betoną išmetamas CO2 kiekis yra tiesiogiai proporcingas betono mišinyje sunaudotam cemento kiekiui.
Kai kalcio karbonatas termiškai suskaidomas ir susidaro kalkės bei anglies dioksidas, cemento gamybos metu išsiskiria šiltnamio efektą sukeliančios dujos. Energijos naudojimas cemento gamybos metu taip pat prisideda prie šios problemos, ypač kai deginamas iškastinis kuras .
Tai, kad betono energija masės vienetui yra labai maža, yra vienas iš betono gyvavimo ciklo aspektų, į kurį reikia atkreipti dėmesį. Tai daugiausia lemia betono gamyboje naudojamų komponentų, tokių kaip vanduo, pucolanai ir užpildai, prieinamumas ir dažnas prieinamumas iš vietinių išteklių.
Atitinkamai cemento gamyboje sunaudojama 70% betone esančios energijos, o transportavimui tik 7%.
Betono masės vienetui tenkanti energija yra mažesnė nei daugumos kitų statybinių medžiagų, išskyrus medieną, o bendra įkūnyta energija yra 1.69 GJ/t. Dėl didžiulės betoninių konstrukcijų masės šis palyginimas ne visada iš karto pritaikomas priimant sprendimus.
Svarbu atsiminti, kad šis įvertinimas pagrįstas betono mišinio proporcijomis, kuriose yra ne daugiau kaip 20 % lakiųjų pelenų. Remiantis skaičiavimais, vieną procentą cemento pakeitus lakiaisiais pelenais, energijos suvartojimas sumažėja 0.7%. Taip būtų sutaupyta daug energijos, nes kai kuriuose siūlomuose mišiniuose yra net 80 % lakiųjų pelenų.
Remiantis 2022 m. „Boston Consulting Group“ ataskaita , investicijos į ekologiškesnio cemento gamybą leidžia sutaupyti daugiau šiltnamio efektą sukeliančių dujų nei investicijos į elektros energiją ir aviaciją.
2. Paviršinis nutekėjimas
Potvynis ir didelė dirvožemio erozija gali atsirasti dėl paviršinio nuotėkio, kuris atsiranda vandeniui nutekėjus nuo nepralaidžių paviršių, tokių kaip neakytas betonas. Benzinas, variklinė alyva, sunkieji metalai, atliekos ir kiti teršalai dažnai patenka į miesto nuotėkį iš šaligatvių, kelių ir automobilių stovėjimo aikštelių.
Be slopinimo, įprastos metropolinės zonos nepralaidžios dangos sumažina požeminio vandens prasiskverbimą ir penkis kartus daugiau nuotėkio nei tipiška tokio pat dydžio miška.
Daugelyje pastarųjų trinkelių klojimo projektų buvo pradėtas naudoti pralaidus betonas, kuris siūlo tam tikrą automatinio lietaus vandens valdymo lygį, siekiant atsverti neigiamas nepralaidžio betono pasekmes.
Betonas kruopščiai klojamas naudojant kruopščiai apskaičiuotas užpildų proporcijas, kad susidarytų pralaidus betonas, leidžiantis paviršiniam nuotėkiui prasiskverbti ir grįžti į požeminį vandenį.
Tai palengvina ir potvynius, ir gruntinio vandens papildymą. Pralaidus betonas ir kitos diskretiškos dangos vietos gali veikti kaip automatinis vandens filtras, blokuodamas kai kurių pavojingų teršalų, pvz., alyvų ir kitų cheminių medžiagų, praėjimą, jei jos yra tinkamai pastatytos ir padengtos.
Deja, plačiu mastu pralaidžio betono naudojimas vis dar turi trūkumų. Dėl mažesnio stiprumo, palyginti su įprastu betonu, jį galima naudoti tik mažos apkrovos vietose, todėl jį reikia montuoti atsargiai, kad būtų sumažintas užšalimo-atšilimo pažeidimas ir dumblo kaupimasis.
3. Miesto šiluma
Tai, kas vadinama miesto šilumos salos efektu, daugiausia sukelia betonas ir asfaltas. Prognozuojama, kad iki 2060 m. pasaulyje bus pastatyta 230 mlrd. m2 (2.5 trilijono pėdų) pastatų – tai plotas, prilygstantis esamam pasauliniam pastatų fondui.
Jungtinių Tautų Ekonomikos ir socialinių reikalų departamento duomenimis, iki 68 m. 2050 % pasaulio gyventojų gyvens miestuose. Dėl sunaudojamos papildomos energijos ir dėl jų gaminamos oro taršos asfaltuoti paviršiai kelia rimtą grėsmę. .
Regionas turi daug galimybių taupyti energiją. Oro kondicionavimo poreikis idealiu atveju turėtų sumažėti nukritus temperatūrai, taip taupant energiją.
Tačiau tyrimai, kaip atspindinčios dangos veikia aplinkines konstrukcijas, parodė, kad ant pastatų nėra atspindinčio stiklo, nuo dangos atsispindėjusi saulės spinduliuotė gali pakelti pastato temperatūrą, todėl reikia oro kondicionavimo.
Be to, vietos temperatūrai ir oro kokybei įtakos gali turėti šilumos perdavimas iš miestus dengiančių šaligatvių. Naudojant medžiagas, kurios sugeria mažiau saulės energijos, pavyzdžiui, aukšto albedo grindis, galima apriboti šilumos srautą į miesto aplinką ir reguliuoti UHIE. Karšti paviršiai konvekcija šildo miesto orą.
Dabar naudojamų paviršių, pagamintų iš dangos medžiagų, albedos svyruoja nuo maždaug 0.05 iki 0.35. Grindinio medžiagos, kurių pradinis albedas yra aukštas, paprastai praranda atspindį per įprastą eksploatavimo laiką, o tos, kurių pradinis albedas žemas, gali atsispindėti.
Šiluminio komforto efektas ir būtinybė imtis papildomų švelninimo priemonių, kurios nekeltų pavojaus pėsčiųjų sveikatai ir saugumui, ypač karščio bangų metu, yra papildomi veiksniai, į kuriuos reikia atsižvelgti. Viduržemio jūros komforto lauke indeksas (MOCI) skaičiuojamas tuo metu
Žmonės yra veikiami oro ir šiluminio komforto sąlygų, todėl priimant sprendimus vis tiek reikia atsižvelgti į bendrą miesto projektą. Tinkamai derinant su kitomis technologijomis ir metodais, pvz., augmenija, atspindinčiomis medžiagomis ir kt., medžiagų, turinčių didelį albedo kiekį, naudojimas miesto aplinkoje gali turėti teigiamą poveikį.
4. Betono dulkės
Per žemės drebėjimus ir kitas stichines nelaimes, taip pat griaunant pastatus į atmosferą dažnai išskiriama daug betono dulkių. Po Didžiojo Hansino žemės drebėjimo buvo nustatyta, kad pagrindinė didelės oro taršos priežastis buvo betono dulkės.
5. Radioaktyvioji ir toksinė tarša
Sveikatos problemų gali kilti dėl kai kurių junginių įtraukimo į betoną, įskaitant norimus ir nepageidaujamus priedus. Priklausomai nuo naudojamų žaliavų šaltinio, betoninėse konstrukcijose gali būti skirtingos koncentracijos natūraliai susidarančių radioaktyvių elementų (K, U, Th ir Rn).
Pavyzdžiui, kai kurie akmenys natūraliai išskiria radoną, o senų kasyklų atliekose buvo daug urano. Kita galimybė yra netyčia naudoti toksiškus junginius dėl užteršimo per branduolinę avariją. Priklausomai nuo to, kas buvo įtraukta į betoną prieš griovimą ar įtrūkimą, dulkės nuo šiukšlių arba suskilinėjęs betonas gali kelti didelį pavojų sveikatai.
Tačiau nebūtinai rizikinga ir netgi gali būti naudinga į betoną įterpti toksiškų medžiagų. Kai kuriais atvejais, kai hidratacijos proceso metu į cementą pridedami tam tikri junginiai, įskaitant metalus, jie tampa saugiai imobilizuojami ir neleidžia jiems patekti į aplinką.
6. Azoto oksidas (NRx)
Azoto oksidas (NOx) turi daug neigiamų padarinių žmonių sveikatai ir aplinkai, įskaitant pažemio ozoną, rūgštų lietų, visuotinį atšilimą, blogėjančią vandens kokybę ir regėjimo pablogėjimą. Vaikai ir asmenys, turintys plaučių problemų, pvz., astma, yra tarp paveiktų grupių, o šių ligų poveikis gali pakenkti plaučių audiniams žmonėms, kurie dirba ar sportuoja lauke.
7. Sieros dioksidas (SO2)
Didelis sieros dioksido (SO2) kiekis gali sutrikdyti kvėpavimą ir pabloginti jau esamas kvėpavimo ir širdies ir kraujagyslių sistemos ligas. Astmatikai, bronchitu ar emfizema sergantys žmonės, vaikai ir pagyvenę žmonės priklauso jautrioms grupėms. Pagrindinė rūgščių lietaus arba rūgščių nusėdimų priežastis yra SO2.
8. Anglies monoksidas (CO)
Sumažindamas deguonies kiekį, tiekiamą į organizmo organus ir audinius, anglies monoksidas (CO) gali turėti neigiamos įtakos žmogaus sveikatai. Jis taip pat gali turėti neigiamos įtakos širdies ir kraujagyslių bei nervų sistemoms. Smogas, arba pažemio ozonas, kuris gali sukelti kvėpavimo takų problemų, iš dalies susidaro dėl CO.
9. Kuras ir žaliavos
Priklausomai nuo sąnaudų ir procedūros, cemento fabrikas naudoja 3–6 GJ degalų, kad pagamintų toną klinkerio. Pagrindinis kuras, šiandien naudojamas daugumoje cemento krosnių, yra anglis, naftos koksas ir, kiek mažesniu mastu, gamtinės dujos ir mazutas.
Jei jie atitinka griežtus kriterijus, tam tikros atliekos ir šalutiniai produktai, kurių šiluminė vertė yra atgaunama, gali būti naudojami kaip kuras cemento krosnyse, siekiant pakeisti kai kuriuos tradicinius iškastinius degalus, pavyzdžiui, anglį.
Žaliavų, tokių kaip molis, skalūnas ir kalkakmenis, vietose kai kurios atliekos ir šalutiniai produktai, turintys naudingų mineralų, tokių kaip kalcis, silicio dioksidas, aliuminio oksidas ir geležis, gali būti naudojamos kaip žaliavos krosnyje.
Riba tarp alternatyvaus kuro ir žaliavų ne visada aiški, nes tam tikros medžiagos turi ir vertingų mineralinių medžiagų, ir atgaunamą šiluminę vertę.
Pavyzdžiui, nuotekų dumblas dega, kad susidarytų pelenų turintys mineralai, kurie yra naudingi klinkerio matricoje, nepaisant mažos, bet reikšmingos kaloringumo.
Cemento gamybos poveikis aplinkai – DUK
Kokią taršą sukelia cemento pramonė?
Kiek CO2 susidaro gaminant cementą?
Kaip cemento gamyba sukelia klimato kaitą?
Koks betono poveikis aplinkai?
Išvada
Iš to, ką matėme šiame straipsnyje, žinojome, kad nors cemento gamyba yra būtina visuomenės vystymosi sudedamoji dalis, jis kenkia aplinkai. Dėl to reikia daug pereiti nuo cemento prie kitų tvarių ir aplinką tausojančių pastatų statybos alternatyvų.