У свакој фази процеса, производња цемента има утицај на животну средину . То укључује каменоломе кречњака, који су видљиви са великих удаљености и могу трајно променити локалну животну средину, емисије загађивача у ваздуху у облику прашине и гасова; буку и вибрације при раду машина; и минирање у каменоломима.
Утицаји производње цемента на животну средину
Између 4 и 8% укупне светске емисије CO2 долази од бетона , који има сложен утицај на животну средину на који утичу његова производња, примена и директни ефекти на инфраструктуру и зграде. Цемент, који има своје еколошке и друштвене ефекте поред тога што значајно утиче на ефекте бетона, је значајна компонента.
1. Емисије угљен-диоксида и климатске промене
Са до 5% свих емисија CO2 које производе људи, а које се јављају у цементној индустрији, од којих 50% потиче од хемијских реакција, а 40% од сагоревања горива, она је један од два највећа произвођача гаса на свету који доводе до климатских промена.
Процењени излаз ЦО2 за производњу конструкцијског бетона (са око 14% цемента) је 410 кг/м3 (или приближно 180 кг/тона при густини од 2.3 г/цм3); овај излаз се смањује на 290 кг/м3 када се уместо цемента користи 30% летећег пепела.
За сваку произведену тону цемента, 900 кг ЦО2 се испушта у атмосферу, што чини 88% емисија које се односе на просечну бетонску мешавину. Емисија ЦО2 из производње бетона је директно пропорционална садржају цемента који се користи у бетонској мешавини.
Када се калцијум карбонат термички разара, стварајући креч и угљен-диоксид, производња цемента доводи до емисије гасова стаклене баште. Потрошња енергије током производње цемента такође доприноси овом проблему, посебно када се сагоревају фосилна горива .
Чињеница да бетон има веома ниску уграђену енергију по јединици масе је један аспект животног циклуса бетона који заслужује пажњу. Ово је углавном због доступности и честе доступности компоненти које се користе у производњи бетона, као што су вода, пуцолани и агрегати, у локалним ресурсима.
Сходно томе, производња цемента користи 70% енергије уграђене у бетон, док транспорт користи само 7%.
Бетон има нижу уграђену енергију по јединици масе од већине других грађевинских материјала, осим дрвета, са укупном уграђеном енергијом од 1.69 ГЈ/тони. Због огромне масе бетонских конструкција, ово поређење није увек одмах применљиво на доношење одлука.
Важно је запамтити да се ова процена заснива на пропорцијама бетонске мешавине са не више од 20% летећег пепела. Према проценама, замена једног процента цемента електрофилтерским пепелом доводи до смањења потрошње енергије за 0.7%. Ово би резултирало значајним уштедама енергије јер неке предложене мешавине садрже чак 80% летећег пепела.
Према извештају Бостонске консултантске групе из 2022. године , инвестиције у стварање еколошки прихватљивијег цемента резултирају већим уштедама емисије гасова стаклене баште него инвестиције у електричну енергију и авијацију.
2. Површинско отицање
Поплаве и тешка ерозија земљишта могу бити резултат површинског отицања, које се дешава када вода отиче са непропусних површина као што је непорозни бетон. Бензин, моторно уље, тешки метали, отпад и други загађивачи често завршавају у градском отицању са тротоара, путева и паркинга.
Без слабљења, непропусни покривач типичног градског подручја смањује перколацију подземних вода и резултира пет пута већим отицањем од типичне шуме исте величине.
Многи недавни пројекти поплочавања почели су да користе пропусни бетон, који нуди одређени ниво аутоматског управљања атмосферским водама, у настојању да се уравнотеже штетне последице непропустљивог бетона.
Бетон се пажљиво полаже са пажљиво израчунатим пропорцијама агрегата како би се добио пропусни бетон, који омогућава површинском отицању да продре и врати се у подземне воде.
Тиме се олакшава и поплава и допуњавање подземних вода. Пропусни бетон и друге површине са дискретном површином могу да делују као аутоматски филтер за воду блокирајући пролаз неких опасних загађивача као што су уља и друге хемикалије ако су на одговарајући начин изграђени и премазани.
Нажалост, још увек постоје недостаци коришћења пропустљивог бетона у широком обиму. Његова нижа чврстоћа у поређењу са конвенционалним бетоном ограничава употребу у областима са малим оптерећењем, и потребно га је пажљиво инсталирати како би се смањила осетљивост на оштећења од смрзавања-одмрзавања и накупљање муља.
3. Урбана топлота
Оно што је познато као ефекат градског топлотног острва углавном је узроковано бетоном и асфалтом. Очекује се да ће свет до 2060. године додати 230 милијарди м² (2.5 трилиона стопа²) зграда, што је површина еквивалентна постојећем глобалном грађевинском фонду.
Према Одељењу Уједињених нација за економска и социјална питања, предвиђа се да ће 68% светске популације живети у урбаним срединама до 2050. године. Као резултат додатне енергије коју користе и загађења ваздуха које производе, поплочане површине представљају озбиљну претњу .
Регион има много могућности за уштеду енергије. Потражња за климатизацијом би у идеалном случају требало да опадне како температуре падају, штедећи енергију.
Међутим, студије о томе како рефлектујући тротоари утичу на околне структуре су показале да одсуство рефлектујућег стакла на зградама, сунчево зрачење које се рефлектује од тротоара може повећати температуру зграде, повећавајући потребу за климатизацијом.
Штавише, на локалне температуре и квалитет ваздуха може утицати пренос топлоте са тротоара који покривају градове. Коришћење материјала који апсорбују мање сунчеве енергије, као што су тротоари са високим албедом, може ограничити проток топлоте у урбано окружење и регулисати УХИЕ. Вруће површине загревају градски ваздух конвекцијом.
За површине направљене од коловозних материјала који се сада користе, албедос се креће од око 0.05 до отприлике 0.35. Материјали за коловоз са високим почетним албедом имају тенденцију да изгубе рефлективност током типичног животног века, док они са ниским почетним албедом могу добити рефлексију.
Ефекат топлотне удобности и неопходност додатних мера ублажавања које не угрожавају здравље и безбедност пешака, посебно током топлотних таласа, додатни су фактори које треба узети у обзир. „Медитерански индекс удобности на отвореном“ (МОЦИ) се израчунава док
Људи су изложени временским условима и условима топлотног комфора, стога би општи урбанистички дизајн ипак требало узети у обзир приликом доношења одлука. Када се правилно комбинује са другим технологијама и техникама као што су вегетација, рефлектујући материјали, итд., употреба материјала високог албеда у урбаним срединама може имати корисне ефекте.
4. Бетонска прашина
Током земљотреса и других природних непогода, као и приликом разарања зграда, у атмосферу се често испушта велика количина бетонске прашине. Након великог земљотреса у Ханшину, утврђено је да је главни узрок озбиљног загађења ваздуха бетонска прашина.
5. Радиоактивно и токсично загађење
Здравствени проблеми могу настати због укључивања неких једињења у бетон, укључујући и жељене и непожељне адитиве. У зависности од извора коришћених сировина, у бетонским конструкцијама могу се наћи различите концентрације природних радиоактивних елемената (К, У, Тх и Рн).
На пример, неко камење природно емитује радон, а отпад из старих рудника је садржао много уранијума. Ненамерно коришћење токсичних једињења као резултат контаминације услед нуклеарне несреће је још једна могућност. У зависности од тога шта је било укључено у бетон пре рушења или пуцања, прашина од крхотина или сломљеног бетона може представљати велике здравствене ризике.
Међутим, није нужно ризично и чак би могло бити корисно уградити токсичне супстанце у бетон. У неким случајевима, додавање одређених једињења, укључујући метале, у цемент током процеса хидратације имобилише их у безбедно стање и инхибира њихово ослобађање у животну средину.
6. Азот оксид (БРx)
Азот оксид (НОк) има бројне негативне ефекте на људско здравље и животну средину, укључујући приземни озон, киселе кише, глобално загревање, погоршање квалитета воде и оштећење вида. Деца и особе са плућним проблемима као што је астма су међу погођеним групама, а изложеност овим условима може оштетити плућно ткиво код људи који раде или вежбају напољу.
7. Сумпор диоксид (СО2)
Висок ниво сумпор-диоксида (СО2) може пореметити дисање и погоршати респираторна и кардиоваскуларна стања која су већ присутна. Међу осетљивим популацијама су астматичари, људи са бронхитисом или емфиземом, деца и старији. Главни узрок киселих киша или таложења киселине је СО2.
8. Угљенмоноксид (ЦО)
Смањењем количине кисеоника који се допрема до органа и ткива тела, угљен-моноксид (CO) може имати штетан утицај на здравље. Такође може имати негативне ефекте на кардиоваскуларни и нервни систем. Смог, или озон при тлу, који може довести до респираторних проблема, делимично настаје услед CO.
9. Горива и сировине
У зависности од инпута и процедуре, млин за цемент користи 3-6ГЈ горива да направи тону клинкера. Примарна горива која се користе у већини цементних пећи данас су угаљ, нафтни кокс и, у мањој мери, природни гас и мазут.
Ако испуњавају ригорозне критеријуме, одређени отпад и нуспроизводи са повратном топлотном вредношћу могу се користити као горива у цементним пећима да замене нека од традиционалних фосилних горива, као што је угаљ.
На местима где се налазе сировине попут глине, шкриљаца и кречњака, одређени отпад и нуспроизводи који садрже корисне минерале попут калцијума, силицијум диоксида, глинице и гвожђа могу се користити као сировине у пећи.
Граница између алтернативних горива и сировина није увек јасна јер одређени материјали имају и вредан садржај минерала и обновљиву топлотну вредност.
На пример, муљ из отпадних вода сагорева да би се произвели минерали који садрже пепео који су корисни у матрици клинкера упркос томе што имају ниску, али значајну калоријску вредност.
Утицаји производње цемента на животну средину – ФАК
Какво загађење узрокује цементна индустрија?
Колико ЦО2 се производи производњом цемента?
Како производња цемента изазива климатске промене?
Који су утицаји бетона на животну средину?
Закључак
Из онога што смо видели у овом чланку, знамо да иако је производња цемента неопходан састојак у покретању развоја друштва, они су штетни за нашу околину. Ово захтева велики напредак од цемента ка другим одрживим и еколошки прихватљивим алтернативама за изградњу зграда.