فرایند تولید سیمان مرحلهای به نام کلسیناسیون دارد که عامل اصلی تولید دی اکسید کربن در این صنعت آلاینده است. با اینحال میتوان با این دی اکسید کربن کاری کرد که هم انتشار کمتری از گازهای گلخانهای داشته باشیم، هم در نهایت به بتنی مستحکمتر دست پیدا کنیم.
آینده نگر
رومیها بودند که بتن را به تکامل رساندند و میراث آنها هنوز هم در قالب سقف بنای پانتئون پابرجا ماندهاست. از آن زمان تاکنون بتن به مصارف فراوانی رسیدهاست به گونهای که در حال حاضر سالانه تقریبا 30 میلیارد تن از آن برای ساختن ساختمان و جاده و سد و دیگر سازهها مصرف میشود. این ماده خاکستریرنگ در حال حاضر به پراستفادهترین عضو خانواده مصالح در کره زمین تبدیل شدهاست و تقاضای آن هم در حال افزایش است.
این مسئله خبری بد برای گرمایش جهانی است. مشکل در اینجاست که سیمان، ماده ضروری تولید سیمان، که با ماسه و چیزهایی دیگر ترکیب میشود، مسئول انتشار حجم زیادی از گازهای گلخانهای است. اگر مراحل مختلف تولید سیمان را در نظر بگیریم، 5 میلیارد تن سیمانی که به صورت سالانه تولید میشود، عامل 8 درصد از انتشار انسانی دیاکسید کربن در جهان است. اگر صنعت سیمان یک کشور بود، پس از چین و آمریکا بزرگترین انتشاردهنده گازهای گلخانهای به حساب میآمد.
تا اینجای کار جایگزینهای واقعی کمتعدادی برای بتن پیدا شدهاند. بعضی محصولات مهندسیشده و قابل بازیافت از چوب تولید شدهاند و در حال حاضر تمایلی هم به آنها وجود دارد، اما در مقایسه با بتن، این «الوار مهندسیشده» تنها چیزی جدید در بازار به حساب میآید و نه یک شاخه اساسی. بزرگترین مصرفکنندگان بتن، مخصوصا چین، که بیش از 50 درصد از سیمان جهان را تولید میکند، فعلا قصد ندارند استفاده از آن را متوقف کنند.
برای مقابله با این آثار زیستمحیطی باید روی مرحلهای تمرکز کرد که بیشترین سهم را هم دارد. تولید سیمان با استخراج سنگ آهک آغاز میشود که بخش اصلی آن کلسیم کربنات است. این ماده با رس ترکیب میشود و پس از از فرایندی به نام کلسیناسیون عبور میکند. حرارت این فرایند باعث میشود کربن و اکسیژن موجود در کلسیم کربنات آزاد شده و دیاکسید کربن تولید کند. در نهایت از چیزی که باقی میماند کلینکر تولید میشود که با مرحلهای از خنکسازی تبدیل به سیمان میشود. بیش از 50 درصد از انتشارهای مربوط به تولید سیمان از فرایند کلسیناسیون میآیند و بخش عمده باقیمانده آن از سوزاندن زغال و دیگر سوختهای فسیلی برای ایجاد حرارت لازم این فرایند میآیند. به طور کل به ازای هر تن سیمان تازه، یک تن دیاکسید کربن منتشر میشود.
*راهحل انقلابی
این مسئله که دی اکسید کربن محصول قطعی فرایند کلسیناسیون است، باعث میشود جذب این گاز پیش از ورود به اتمسفر و نگهداری آن تبدیل به اثربخشترین روش برای کربنزدایی از صنعت سیمان شود. دی اکسید کربن جذب شده را میتوان در فضاهای زیرزمینی نگه داشت یا به استفاده دیگر صنایع، مثلا برای تولید سوخت سنتتیک، رساند. جدای از این دو روش، میتوان این گاز را به خود بتن در مرحله ترکیب شدن آن با آب تزریق کرد و این فرایند را هم بهبود بخشید. آب باعث میشود فرایندهایی شیمیایی رخ دهند که منجر به سخت شدن سیمان میشود. دی اکسید کربن هم همین اثر را گذاشته و مجددا به شکل کلسیم کربنات درمیآید.
در واقع معکوس کردن فرایند کلسیناسیون به این شکل، منجر به استحکام بیشتر بتن در مقایسه با استفاده صرف آب میشود. بنابراین نه تنها بخشی از انتشار اولیه را کنترل میکنیم، به دلیل بالا رفتن استحکام سیمان، نیاز کمتری به آن هم پیدا میشود و این مسئله انتشار گاز را به صورت کلی کاهش میدهد. بنگاه مشاور مککنزی، اعلام کردهاست که کلسیناسیون معکوس میتواند در حال حاضر چیزی در حدود 5 درصد از انتشارهای مربوط به صنعت سیمان را کاهش دهد. البته با پیشرفت فناوری انتظار میرسد که این تاثیر به میزان قابل توجه 30درصدی برسد.
در حال حاضر چندین کمپانی وارد این مسیر شدهاند. کمپانی کربنکیور کانادا، تجهیزاتی را تهیه و تنظیم کردهاست که میتواند دی اکسید کربن را به بتن آماده مخلوطشده تزریق کند و این تجهیزات را در بیش از 400 کارخانه در سرتاسر جهان ارسال و در آنها نصب کردهاست. از این سیستم برای ساختن ساختمانهای قابل توجهی استفاده شدهاست که در بین آنها میتوان به ساختمان بزرگی برای شرکت آمازون در ایالت ویرجینیا و شهر آرلینگتون اشاره کرد. از سوی دیگر با استفاده از این روش فضاهایی برای برخی از خطوط تولید خودروهای الکتریکی جنرال موتورز هم ساخته شدهاست.
این روش تا اینجای کار تنها مزایای خود را نشان دادهاست و باید دید میتوان آن را به هنجاری جهانی برای تولید سیمان تبدیل کرد یا خیر. قطعا در جهانی که انتشار گازهای گلخانهای به صورت خالص در آن صفر و یا حتی منفی شدهاست، این نوع از سیمان نقش بزرگی خواهد داشت و یادگاری به اهمیت ساختمان پانتئون رومیها از خود به جا خواهد گذاشت.