Pobierz pełny numer IZOLACJI

Pełny numer IZOLACJI 6/2018 [PDF]

możesz pobrać BEZPŁATNIE - po prostu ZAREJESTRUJ konto w portalu

Produkcja betonu a problem redukcji emisji dwutlenku węgla

Produkcja betonu | Emisja dwutlenku węgla
Produkcja betonu a problem redukcji emisji dwutlenku węgla </br> Concrete production versus the problem of carbon dioxide emissions reduction
Produkcja betonu a problem redukcji emisji dwutlenku węgla
Concrete production versus the problem of carbon dioxide emissions reduction
Archiwa autorów

Beton jako najpopularniejszy materiał budowlany został objęty programem budownictwa zrównoważonego.

W programie tym szuka się takich materiałów i procesów wytwórczych, które byłyby przyjazne środowisku, prowadziły do oszczędności energii i zapobiegały powiększeniu efektu cieplarnianego przez redukcję emisji gazów cieplarnianych.

Według danych uzyskiwanych przez niezależne komisje badające problem globalnego ocieplenia ilość wytwarzanego gazu cieplarnianego jest z każdym rokiem coraz większa. Rośnie również ogólna antropogeniczna produkcja dwutlenku węgla związana z przemysłem cementowym (rys. 1) [1, 2].

Ograniczanie emisji dwutlenek węgla

Pierwszy odczyt ilości dwutlenku węgla w atmosferze wykonano w lipcu 1987 r. Zmierzona wartość wynosiła wówczas 349,91 ppm. Obecnie najbardziej wiarygodne badania przeprowadzane są w National Oceanic and Atmospheric Administration, mającej swoje obserwatorium badawcze na Hawajach, a ilość dwutlenku węgla w powietrzu wynosi ponad 397 ppm.

Zobacz też: Nanocementy i nanobetony

Z obserwacji zmiany klimatu i analizy temperatury na świecie wynika, że aby zatrzymać efekt cieplarniany, należałoby zredukować ilość CO2 do poziomu 350 ppm, a więc zredukować emisję praktycznie do zera.

W związku tym w Europie już od kilkunastu lat trwają prace nad odpowiednimi wytycznymi. Próby te przynoszą spodziewane efekty. Dzięki aktom prawnym wprowadzanym przez ciała ustawodawcze krajów Unii Europejskiej oraz recesji w gospodarce w państwach członkowskich w ciągu 20 lat (od 1990 r. do 2012 r.) emisja CO2 spadła o 30% [3].

Nie rozwiązuje to jednak problemu, gdyż ponad 60% spodziewanej produkcji cementu w 2013 r., wynoszącej ponad 4 mld t, przypada na Chiny oraz Indie, gdzie nie stostuje się żadnych regulacji w tym zakresie.

Rzeczywista produkcja dwutlenku węgla z 1 t cementu znacznie przekracza tam 1 t dwutlenku węgla. Problem ten dotyczy także USA, Japonii czy Ameryki Południowej.

Produkcja betonu a emisja dwutlenku węgla

ABSTRAKT

W artykule omówiono problem emisji dwutlenku węgla w kontekście przemysłu cementowego. Wskazano główne różnice między betonem klinkierowym a geopolimerowym. Przedstawiono także możliwości zastosowania tego materiału w budownictwie.

The article presents the problem of carbon dioxide emissions in the context of the cement industry. It indicates the main differences between clinker concrete and geopolymer concrete. The article also presents the possibilities of using this material in the construction industry.

W przemyśle cementowym stosuje się dwa rodzaje technologii określane jako ekologiczne. Pierwsza to standardowa produkcja cementu, do której używa się paliw alternatywnych, np.: zużytych opon (fot. 1–2).

Przeczytaj: Ocena skuteczności hydrofobizacji powierzchniowej betonu

Druga to nowe rozwiązanie polegające na zastosowaniu cementu geopolimerowego [1]. To aktywowane alkaicznie spoiwo nie opiera się na węglanie wapnia. Ma niską emisyjność CO2 i lepsze parametry wytrzymałościowe niż klasyczne spoiwo klinkierowe.

Próby ograniczenia emisji dwutlenku węgla dotyczą przede wszystkim redukcji emisji gazów cieplarnianych wytwarzanych w trakcie produkcji spoiwa klinkierowego. CO2 jest bowiem głównym gazem (obok pary wodnej) w procesie wypalania klinkieru.

Dochodzi wówczas do dekarbonizacji węglanu wapnia do tlenku wapnia. Produktem ubocznym jest dwutlenek węgla – od 510 kg do 610 kg CO2 na 1 t cementu. Oprócz procesu wypalania, emisja dotyczy także transportu oraz energii elektrycznej zużywanej przez cementownie [1].

Według Integrates Pollution Prevention and Control ilość CO2 wytwarzana w procesie wypalania zależy od zawartości wapnia w klinkierze.

Wielkości te są zbliżone. Zmniejszenie produkcji dwutlenku węgla do poziomu poniżej 500 kg na 1 t klinkieru nie jest możliwe.

W rzeczywistości realna ilość CO2 wytwarzanego na 1 t cementu klinkierowego nie może spaść poniżej 700 kg. Osiągnięcie tej wartości związane byłoby z dużymi ograniczeniami i inwestycją w nowoczesne technologie.

Aby uzyskać beton zrównoważony, odchodzi się więc od produkcji cementu CEM I (zawierającego co najmniej 95% spoiwa klinkierowego) i rozpoczyna produkcję cementów CEM II z dodatkiem żużla wielkopiecowego, krzemionki czy popiołów oraz cementu hutniczego CEM III i puculowanego CEM IV, a także wieloskładnikowego CEM V.

Potrzebujesz więcej TREŚCI?

Odbierz TUTAJ
IZO-newsletter »

W składzie tych ostatnich wartość czystego klinkieru może zejść nawet poniżej 20%, co znacznie obniża ogólną emisyjność przypisywaną na 1 t cementu. Należy jednak pamiętać, że żaden z tych dodatków nie jest „zeroemisyjny”.

Drugą technologią otrzymywania betonu zrównoważonego (oprócz tej klasycznej, związanej z cementem klinkierowym) jest, okrzyknięta „ewolucyjną”, technologia spoiw geopolimerowych. Dwiema przodującymi metodami otrzymania spoiwa geopolimerowego jest wykorzystanie do tego popiołów lotnych oraz żużla wielkopiecowego.

Dzięki tej technologii, w zależności od zastosowanego półproduktu, redukcja CO2 może osiągnąć od 70% do 90% w porównaniu z klasyczną produkcją cementu klinkierowego (rys. 2) [4].

Należy jednak zaznaczyć, że wartości średnie przedstawione na rys. 2 są jedynie teoretyczne. Opierają się na warunkach idealnych, w praktyce rzadko spotykanych w wytwórniach cementu. Dotyczą pracy nowych, maksymalnie wydolnych urządzeń.

Ponadto zakładają stosowanie wyłącznie materiałów i surowców o znanych parametrach. W obliczeniach nie uwzględniono wielu nieetycznych działań, przekładających się na zanieczyszczenia atmosfery przekraczające przyjmowane założenia niemal dwu- lub trzykrotnie [2].

Możliwości redukcji emisji dwutlenku węgla

Z pewnością najbliższe lata nie przyniosą zmiany w technologii, a wytyczne Unii Europejskiej odnoszące się do niespełna 5% światowej produkcji cementu [2] są jedynie kroplą w morzu potrzeb redukcji emisji gazów cieplarnianych na świecie. Niemniej technologia spoiw geopolimerowych jest rozwiązaniem mogącym sprawić, że przemysł cementowy zbliży się do takiego, które można określić jako ekologiczny.

ZOBACZ TAKŻE
Jak obniżyć koszty ogrzewania budynku?
Jak obniżyć koszty ogrzewania budynku?
Pobierz ZA DAMO PDF!

Szacuje się, że do 2020 r. będzie możliwe wyprodukowanie 328 mln t cementu geopolimerowego (tabela) [5, 6]. Należy ­dodać, że możliwości wdrożeniowe nie zaspokoją światowego popytu na cement. Mogą być natomiast wskazówką, w którą stronę powinna podążać gospodarka międzynarodowa.

PODSUMOWANIE

Aby zapobiegać niszczeniu ekosystemu spowodowanemu emisją dwutlenku węgla, powinno się przede wszystkim stosować zabiegi pozwalających na absorbcję tego gazu z atmosfery.

Według danych Nature Geoscience 9,5 mld t dwutlenku węgla może zostać corocznie pochłonięte przez środowisko lądowe, kolejne 8,8 absorbuje fauna i flora powierzchni oceanicznych i morskich.

Innym przykładem redukcji CO2 w atmosferze jest zastosowanie kruszywa recyklingowego [6], które w połączeniu ze zjawiskiem odwrotnym do zachodzącego podczas produkcji cementu klinkierowego, czyli karbonatyzacją, jest w stanie pochłonąć dwutlenek węgla z atmosfery.

Czas karbonatyzacji betonu może wynieść nawet 1 tys. lat. Intensywność tego procesu jest jednak największa w trakcie pierwszych 50 lat i zależy od frakcji pokruszonego betonu.

LITERATURA

  1. T. Błaszczyński, M. Król, „Geopolimery w budownictwie”, „IZOLACJE”, nr 5/2013, s. 38–44.
  2. T. Błaszczyński, M. Król, „Ekobetony geopolimerowe”, „Materiały Budowlane”, nr 11/2013, s. 23–26.
  3. J.G.J. Olivier, G. Janssens-Maenhout, J.A.H.W. Peters, „Trends in global CO2 emissions”, PBL Netherlands Environmental Assessment Agency, 2012.
  4. B.C. McLellan, R.P. Williams, J. Lay et al., „Costs and carbon emissions for geopolymer pastes in comparison to ordinary portland cement”, „Journal of Cleaner Production”, 2011, pp. 1080–1090.
  5. Humphreys, M. Mahasenan, „Toward a Sustainable Cement Industry: Climate Change”, World Business Council for Sustainable Development, 2002.
  6. B. Zając, I. Gołębiewska, „Możliwość redukcji CO2 przez zastosowanie betonu zrównoważonego i kruszywa recyklingowego”, „Inżynieria i Aparatura Chemiczna”, nr 5/2012, s. 262–264.
Artykuł pochodzi z: miesięcznika IZOLACJE 3/2014

Komentarze

(1)
Andrzej Goerst | 26.09.2014, 02:08
Klimat nam się schładza z dziesięciolecia na dziesięciolecie. Potwierdzają to klimatolodzy.
Poziom wód gruntowych z roku na rok obniża się po kilka mm rocznie. Potwierdzają to hydrolodzy.
Powiększają się obszary pustynne z powodu malenia ilości opadów rocznie. Potwierdza to FAO.
Podnoszą się poziomy oceanów i mórz o kilka milimetrów na 10 lat. Holendrzy wiedzą o tym najlepiej.
Tylko efekt cieplarniany może odwrócić te procesy, które prowadzą nas do powrotu epoki zlodowacenia i masowej śmierci z braku żywności.
To może jednak wypalać ten cement?
   1 / 1   

Wybrane dla Ciebie


Innowacyjny system kompozytowych wzmocnień konstrukcji »


W przypadku gdy temperatura przekroczy temperaturę zeszklenia, wówczas żywica nie jest... ZOBACZ »


"Wirtualne malowanie" - wykonaj symulację online »

Dobierz najlepszy materiał izolacyjny »

Obok wiedzy na temat produktów, równie istotna jest znajomość technologii, którą... czytaj dalej » Niski poziom ochrony cieplnej generuje wysokie koszty utrzymania budynku, stanowiące duże obciążenie budżetu... czytaj dalej »


Opłacalność paneli fotowoltaicznych - najnowsze informacje i porady »

Uszczelnianie obiektów inżynieryjnych - jak to robią specjaliści?

W przyszłym roku nastąpią znaczne podwyżki cen energii elektrycznej, dlatego też warto zastanowić się nad montażem paneli fotowoltaicznych.
czytaj dalej »

Jak prawidłowo chronić ściany fundamentwe i zapewnić gwarancję żywotności obiektu? czytaj dalej »

Czym skutecznie zaizolować fundament?

Zadaniem hydroizolacji jest zablokowanie dostępu wody i wilgoci do wnętrza obiektu budowlanego. Istnieje kilka rodzajów izolacji krystalizujących, a ich znajomość ułatwia zaprojektowanie i wykonanie szczelnej budowli. czytaj dalej »

 


Jak zapewnić trwałość mocowania elewacji?


Wsporniki przejmują ciężar muru i za pomocą zabetonowanych szyn kotwiących lub kotew przekazują go na ścianę nośną... ZOBACZ »


Zgarnij bony o wartości 100zł. Zobacz jak »

Jak dobrać posadzkę do obiektu?

3 kroki do Super CashBack
czytaj dalej »

Wybierz posadzkę, która będzie funkcjonalna i łatwa w czyszczeniu... czytaj dalej »

Jak wykonać trwałe posadzki?

Jakich technologii oraz materiałów użyć do wykonania podłóg przemysłowych, naprawy betonów lub przeprowadzenia renowacji posadzek?  czytaj dalej »


Dlaczego hydroizolacja budynków jest tak ważna?

Chcesz ograniczyć straty ciepła z budynku? Zobacz »

W budynkach nowo wznoszonych barierę dla wody gruntowej stanowi hydroizolacja zewnętrzna ścian piwnic i izolacja pod płytą fundamentową... czytaj dalej » W obecnych czasach rosnące ceny energii cieplnej i elektrycznej skłaniają do analizy strat ciepła w budynkach mieszkalnych. Jedynym sposobem ograniczenia kosztów jest... czytaj dalej »

Jak mocować elewacje wentylowane?


Jak w realnych warunkach zachowują się różne systemy mocowań elewacji wentylowanych? ZOBACZ »


Fakty i mity na temat szarego styropianu »

Jak zabezpieczyć rury przed stratami ciepła?

Od kilku lat rośnie popyt na styropiany szare. W Niemczech i Szwajcarii większość spr... czytaj dalej » Czym powinieneś kierować się przy wyborze odpowiedniej izolacji rur? czytaj dalej »

Najlepszy system stropowy?


Betonowe stropy można produkować na różne sposoby – z betonu przygotowanego na placu budowy lub w fabryce, gdzie panują kutemu optymalne warunki. ZOBACZ »


prof. dr hab. eur. inż. Tomasz Z. Błaszczyński
prof. dr hab. eur. inż. Tomasz Z. Błaszczyński
Ukończył Politechnikę Poznańską z wyróżnieniem. W 1989 r. otrzymał stopień dr. nauk technicznych, a w 2009 r. dr. hab. nauk technicznych w dziedzinie budownictwo. Od 2012 r. jest profesorem nadzwyc... więcej »
mgr inż. Maciej Król
mgr inż. Maciej Król
Ukończył w 2010 r. Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska Politechniki Koszalińskiej na kierunku budownictwo, w specjalności konstrukcje budowlane i inżynierskie. Obronił pracę dyplomową na ... więcej »
Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników portalu Izolacje.com.pl... dowiedz się więcej »
Alpha Dam Alpha Dam
O FIRMIE Alpha Dam Sp. z o.o. produkuje od ponad 10 lat profesjonalne materiały wodochronne i przeciwwilgociowe dla budownictwa.  Do 2008...
9/2019

Aktualny numer:

Izolacje 9/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Nowoczesne rozwiązania elewacyjne
  • - Jakość wykonania izolacji z szarego styropianu
Zobacz szczegóły
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl

.