Wie läuft der Zementherstellungsprozess ab und welche Auswirkungen hat er auf die Umwelt?

Zement ist für die heutige Gesellschaft von grundlegender Bedeutung, aber wie wirkt es sich auf die Umwelt aus und wie kann es reduziert werden?

Zement

Zement kann als eine Ressource angesehen werden, die die Geschichte des Ingenieurwesens und die Art und Weise, wie sich Städte entwickelten, revolutionierte. Wohnhäuser, Plätze, Gebäude, Stadien und praktisch jede Art von Konstruktion verlassen sich auf diese Substanz als eines ihrer Grundmaterialien. Aber haben Sie sich jemals gefragt, wie der Zementherstellungsprozess verläuft und wie die Auswirkungen verringert werden können?

Die Herstellung von Zement ist nicht einfach und erfordert viel Energie und unterschiedliche Mechanismen. Als Bindemittel werden hauptsächlich Kalkstein und Ton in seiner Zusammensetzung verwendet. Beide fanden, immer noch im Übermaß, und wurden aus der Natur gewonnen.

Daher kann davon ausgegangen werden, dass die für seine Herstellung bestimmten Standorte aus zwei großen Aktivitäten bestehen: dem Abbau von Kalkstein und der Herstellung von Zement. Die Fabrikanlagen befinden sich normalerweise in der Nähe der Kalksteingewinnungsstellen, um den Transport schwerer Rohstoffe zum Industriegebiet zu erleichtern.

Der Abbau von Kalkstein wird in großen mechanisierten Steinbrüchen im Tagebau durchgeführt. Nach dem Extrahieren werden die Gesteine ​​zerlegt und mit Sprengstoff reduziert, um eine angemessene Granulometrie zu erreichen.

Herstellungsschritte

Der in den meisten brasilianischen Industrien implementierte technologische Zementherstellungsprozess wird als Trockenprozess bezeichnet und besteht hauptsächlich aus den folgenden Schritten:

  1. Mahlen und Homogenisieren von Rohstoffen (Gewinnung von Rohmehl)
  2. Klinkerisierung von Rohmehl in Drehrohröfen (Klinkerherstellung) und anschließende Abkühlung des Klinkers
  3. Klinkermahlen und Zugabe von Gips zur Gewinnung von Zement
  4. Verpackung und Versand des Endprodukts

Zunächst werden die Rohstoffe - Kalkstein (94%), Ton (4%) und kleinere Mengen Eisen- und Aluminiumoxide (2%) - gemahlen und gemischt, bis ein feines Pulver (Rohmehl) erhalten wird. Dieses Material wird dann in einen Drehrohrofen eingebracht, wo es auf eine Temperatur von 1500 ° C erhitzt wird, bevor es plötzlich durch Luftböen abgekühlt wird. So entsteht Klinker, das Grundmaterial für die Herstellung von Zement. Das erhaltene Material (Klinker) wird mit Gips (Gips) und anderen Zusätzen (wie Kalkstein, Puzzolan oder Schlacke) gemischt, wodurch die verschiedenen Zementsorten entstehen, die schließlich verpackt werden, damit sie kommerzialisiert werden können.

Dieses Verfahren erfordert einen hohen Energieverbrauch, entweder in Form von Wärmeenergie (Wärme), mittels Brennstoffen, die zum Erhitzen von Drehrohröfen zur Herstellung von Klinker verwendet werden, oder in Form von elektrischer Energie, die im gesamten industriellen Prozess verbraucht wird, um sich zu bewegen Maschinen, Drehrohröfen und Mühlen. Der größte Teil dieses Verbrauchs bezieht sich jedoch auf den Verbrauch von Wärmeenergie beim Verbrennen von Brennstoffen.

Die Brennstoffe, die die Öfen versorgen, stammen größtenteils aus nicht erneuerbaren Quellen wie Öl und Kohle. Unter den am häufigsten verwendeten Brennstoffen fallen einige Feststoffe wie Petrolkoks und Benzin sowie einige gasförmige Brennstoffe wie Erdgas und andere Mineralkohlederivate auf.

Petrolkoks ist die Hauptenergiequelle in der Zementindustrie und der Hauptbrennstoff im Rotationsklinkerofen. Es ist ein schwarzes und glänzendes körniges Material, das hauptsächlich aus Kohlenstoff (90 bis 95%) besteht, aber normalerweise auch einen ausdrucksstarken Schwefelgehalt (etwa 5%) aufweist. Der Grund, warum dieser Kraftstoff weit verbreitet ist, liegt in seinem hohen Heizwert, der mit den niedrigen Anschaffungskosten verbunden ist.

Neben diesen traditionellen Brennstoffen können auch Industrie- und Biomasserückstände sowie Abfälle, Holzkohle- und Agrarrückstände zur Versorgung der Öfen verwendet werden.

Umwelteinflüsse

Zementfabriken verschmutzen letztendlich die Umwelt und sind für relevante Umweltauswirkungen verantwortlich.

Und obwohl der Herstellungsprozess dieses Materials keinen direkten Abfall erzeugt, gibt es eine hohe Emission von gasförmigen Schadstoffen und teilchenförmigem Material, da die Asche aus der Verbrennung von Brennstoffen im Drehrohrofen normalerweise im Klinker selbst enthalten ist.

Auf diese Weise werden die Hauptauswirkungen durch die Emission von Schadgasen aus dieser Verbrennung verursacht. Ein Beispiel ist die hohe Emission von Kohlendioxid (CO2), einem der Hauptgase, die den Treibhauseffekt aus dem Gleichgewicht bringen.

Unter der Leitung des World Business Council für nachhaltige Entwicklung (WBCSD) hat die Cement Sustainable Initiative (CSI - Cement Sustainability Initiative ) ein umfangreiches Forschungsprogramm zu den Auswirkungen der Zementindustrie auf in Auftrag gegeben weltweit und arbeitete an der Entwicklung eines Aktionsplans, um Wege zur Verbesserung der Nachhaltigkeit der Zementproduktion zu finden.

Zementunternehmen sind für etwa 5% der weltweiten Emissionen von Kohlendioxid (CO2) aus einer anthropischen Quelle verantwortlich, die jährlich in die Atmosphäre freigesetzt werden. Schätzungen zufolge wird bei der Herstellung einer Tonne Klinker eine Tonne CO2 erzeugt, was laut einer Studie weitgehend zur Erhöhung des Treibhauseffekts beiträgt.

Bei der Zementherstellung können auch Schwefeloxid-, Stickoxid-, Kohlenmonoxid- und Bleiverbindungen freigesetzt werden, die alle Schadstoffe sind.

Darüber hinaus können in der ersten Phase der Rohstoffgewinnung auch physikalische Einflüsse auftreten, z. B. Erdrutsche in Kalksteinbrüchen und Erosionen aufgrund von Vibrationen am Boden. Und die Gewinnung von Ton in Flüssen kann zu einer Vertiefung dieser Wasserläufe führen, die Wassermenge in den Betten verringern und die dortigen Lebensräume zerstören, was die Artenvielfalt mehrerer Regionen verringert.

Alternativen zur Reduzierung der Auswirkungen

Die Prognose lautet, dass die Zementproduktion in den kommenden Jahren weiter zunehmen wird, was folglich die weltweiten CO2-Emissionen erhöhen würde. Um diese Situation zu vermeiden, muss sich der Produktionsprozess ändern, da die Nachfrage nach Zement wahrscheinlich nicht sinkt.

Der oben erwähnte CSI-Aktionsplan listet einige Optionen auf, um Nachhaltigkeit in der Zementproduktion rentabel zu machen:

  • Änderung der Produktionsanlagen zur Abscheidung des emittierten Kohlenstoffs;
  • Verwenden Sie im Produktionsprozess nur den trockenen Weg, da weniger Futter aus dem Ofen benötigt wird.
  • Wiederverwendung von Industrie- und Agrarabfällen zur Speisung des Ofens anstelle von fossilen Brennstoffen (Mitverarbeitung);
  • Teilweiser Ersatz von Zement in Konstruktionen durch andere Materialien;
  • Änderung der Zementformulierung, so dass bei ihrer Herstellung weniger CO2 freigesetzt wird.

Diese Einstellungen müssten von den Herstellern des Materials eingenommen werden. Die Auswahl von Zementmodellen, die auf diesen Praktiken basieren, und der Druck auf Regierung und Unternehmen, eine nachhaltige Gesetzgebung für den Sektor zu regulieren, sind Methoden, um zu versuchen, die derzeitige Richtung zu ändern. Zement ist, wie bereits erwähnt, für den "Aufbau" der Gesellschaft, die wir heute kennen, von wesentlicher Bedeutung. Deshalb sollten wir es nicht dämonisieren, sondern nach groß angelegten Alternativen suchen, damit seine Auswirkungen verringert werden und nachhaltigere Alternativen entwickelt werden können.