صنعت سیمان یکی از مهمترین و چالشبرانگیزترین صنایع از نظر ردپای کربن است. این صنعت به تنهایی مسئول حدود ۸٪ از انتشار جهانی CO₂ است که سهمی بسیار بزرگ و قابل توجه محسوب میشود.
محاسبه و کاهش ردپای کربن سیمان پیچیده است زیرا انتشار گازهای گلخانهای آن فقط به دلیل مصرف انرژی نیست، بلکه بخش ذاتی از فرآیند شیمیایی تولید آن است.
ردپای کربن در صنعت سیمان از کجا ناشی میشود؟ (منابع اصلی انتشار)
ردپای کربن سیمان عمدتاً از سه منبع اصلی نشأت میگیرد:
۱. انتشارات فرآیندی (Process Emissions) – حدود ۵۰-۶۰٪
· این مهمترین و منحصر بهفردترین منبع انتشار در صنعت سیمان است.
· در طی فرآیند «کلسیناسیون» (Calcination)، سنگ آهک (CaCO₃) در دمای بسیار بالا (حدود ۱۴۵۰ درجه سانتیگراد) حرارت میبیند تا به آهک زنده (CaO) تبدیل شود.
· واکنش شیمیایی این فرآیند به شرح زیر است: CaCO₃ (سنگ آهک) + حرارت → CaO (آهک زنده) + CO₂
· این CO₂ مستقیماً از واکنش شیمیایی ناشی میشود و حتی اگر کوره با انرژی ۱۰۰٪ تجدیدپذیر هم کار کند، این انتشار依然 اتفاق میافتد.
۲. انتشارات احتراقی (Combustion Emissions) – حدود ۳۰-۴۰٪
· این انتشارات ناشی از سوزاندن سوختهای فسیلی (مانند زغال سنگ، گاز طبیعی، نفت کوره) برای تأمین حرارت مورد نیاز کوره است.
· این بخش، بخش “انرژی” ردپای کربن است.
۳. انتشارات برقی و غیرمستقیم (Electricity & Indirect Emissions) – حدود ۵-۱۰٪
· این انتشارات ناشی از مصرف برق برای به کار انداختن آسیابهای خردکننده (برای خرد کردن کلینکر و سنگ)، فنها، نوار نقالهها و سایر تجهیزات است.
· اگر برق از شبکه ای تأمین شود که نیروگاههای آن سوخت فسیلی میسوزانند، این انتشارات غیرمستقیم به حساب میآید.
چگونه ردپای کربن سیمان محاسبه و کاهش مییابد؟ (راهکارها)
کاهش ردپای کربن سیمان نیازمند یک رویکرد چندجانبه و ترکیبی از فناوریهای مختلف است:
۱. بهبود راندمان انرژی (Improving Energy Efficiency)
· استفاده از کورههای مدرنتر (پیشکلسینهکننده و کورههای دولایه) که مصرف انرژی بهینهتری دارند.
· بازیابی حرارت تلف شده از کوره و استفاده از آن برای تولید برق (سیستمهای WHR – Waste Heat Recovery).
۲. جایگزینی سوخت (Fuel Switching)
· استفاده از سوختهای جایگزین (Alternative Fuels) به جای زغال سنگ و گاز. این سوختها often شامل ضایعات هستند، مانند:
· ضایعات جامد شهری (زبالهسوزی)
· تایرهای فرسوده
· زیستتوده (پسماندهای کشاورزی، خاک اره)
· روغنهای بازیافتی
· این کار نه تنها انتشار کربن را کاهش میدهد، بلکه به حل مشکل زباله نیز کمک میکند.
۳. جایگزینی مواد خام (Raw Material Substitution)
· کاهش نسبت کلینکر (clinker) در سیمان. کلینکر همان ماده میانی است که بیشترین انتشار CO₂ را دارد.
· استفاده از مواد مکمل سیمانی (Supplementary Cementitious Materials – SCMs) برای جایگزینی بخشی از کلینکر. این مواد شامل:
· سرباره کورههای آهن گدازی (Blast-furnace slag)
· خاکستر بادی (Fly ash) (ضایعات نیرگاههای زغالسنگ)
· سیلیکافوم (Silica fume)
· پوزولانهای طبیعی (مانند خاکستر آتشفشانی)
· سیمانهای تولید شده با این روش، مانند سیمان پوزولانی، ردپای کربن بسیار پایینتری دارند.
۴. فناوریهای نوین و disruptive
· جذب، utilization و ذخیره کربن (CCUS): این فناوری کلیدیترین راهکار برای مقابله با انتشارات فرآیندی است. در این روش، CO₂ خالص تولید شده از دودکش کارخانه جذب شده و یا مورد استفاده صنعتی قرار میگیرد (مثلاً در تولید نوشابه) و یا در اعماق زمین ذخیره میشود تا وارد اتمسفر نشود. این فناوری هنوز بسیار پرهزینه است.
· توسعه انواع جدید سیمان: تحقیق و توسعه روی سیمانهایی با ترکیب شیمیایی کاملاً متفاوت، مانند سیمان ژئوپلیمری (Geopolymer Cement) که برای تولید به سنگ آهک و حرارت بالا نیاز ندارند و بنابراین ردپای کربن بسیار کمتری دارند.
۵. بهینهسازی در حملونقل
· بهینهسازی لجستیک برای کاهش مسافت حملونقل مواد خام و محصول نهایی.
جمعبندی
محاسبه ردپای کربن سیمان نیاز به بررسی دقیق تمام این مراحل دارد و معمولاً بر اساس استانداردهایی مانند ISO 14067 انجام میشود.
در نهایت، کاهش ردپای کربن سیمان یک ضرورت جهانی است و هیچ راهکار واحدی به تنهایی کافی نیست. ترکیبی از تمام این راهکارها، به ویژه کاهش نسبت کلینکر، استفاده از سوختهای جایگزین و در نهایت پیادهسازی فناوری CCUS، برای کربنزدایی از این صنعت حیاتی اجتنابناپذیر است.
