LCA of cement/ru

Производство цемента происходит в огромных масштабах, и образующиеся побочные продукты оказывают значительное воздействие на окружающую среду. Цемент используется для изготовления тротуаров, зданий, мостов, плотин, труб, дорог, каналов, ливневых стоков и множества других изделий. Примерно 1 тонна цемента производится на каждого человека на планете ежегодно. ^{[ 1 ]} Примерно 5% мировых выбросов углерода приходится на производство цемента.

Производство цемента требует больших объемов сырья и энергии. Основной компонент цемента называется клинкером. Клинкер состоит из шлаковых комков, образованных путем нагревания известняка, боксита и железорудного песка до 2770 градусов ^по Фаренгейту. Производство клинкера очень ресурсоемко. Для производства одной тонны клинкера требуется энергозатраты в размере от 3000 до 6000 МДж и приблизительно 1,6 тонны сырья. ^{[ 2 ]}

Процесс производства цемента

Процесс производства цемента представлен на блок-схеме на рисунке 1. Процессы, требующие затрат энергии, обозначены желтым цветом, а процессы, требующие нагрева, — красным. Загрязняющие вещества, выбрасываемые в процессе производства, представляют собой твердые частицы и газы, такие как CO₂ _, SO₂ _и NOₓ _. В сырье могут добавляться зола-унос или пуццоланы. Добавление этих дополнительных материалов приведет к снижению выбросов.

Традиционное производство цемента

Цементная пыль (ЦП) — побочный продукт производства цемента. ЦП собирается с использованием мер контроля частиц, таких как фильтрация и очистка. На каждую тонну произведенного клинкера приходится примерно 300-400 фунтов ЦП, которые отправляются на свалку. В некоторых альтернативных процессах производства цемента ЦП используется для связывания углерода или повторного использования в качестве сырья. ^{[ 1 ]}

против смешанного цемента

На многих современных цементных заводах отходы других промышленных процессов смешиваются с сырьем для производства цемента, чтобы изменить его свойства. Такая практика позволяет сократить использование сырья в производстве цемента.

углерода

Улавливание углерода — это улавливание и постоянное безопасное хранение парникового газа CO₂ _. Большинство усилий по уловлению углерода были сосредоточены на хранении CO₂ _в океанах, глубоких геологических формациях и наземной биосфере. Однако улавливание углерода может быть достигнуто в меньших масштабах при производстве цемента. При соединении CKD с CO₂ _{происходит} стабилизация CO₂ . Главное преимущество минеральной карбонизации заключается в образовании карбонатных минералов, таких как кальцит (CaCO₃ ₎ и магнезит (MgCO₃ _{) , конечных продуктов, которые, как известно ,} стабильны в геологических масштабах времени. ^{[ 3 ]}

Оценка жизненного цикла

Оценка жизненного цикла (ОЖЦ) оценивает воздействие продукта или процесса на окружающую среду. Большинство ОЖЦ оценивают воздействие на окружающую среду на протяжении всего жизненного цикла (от начала до конца) продукта или процесса.

область применения

Оценка «от колыбели до могилы» сложна. Для цемента оценка «от колыбели до могилы» особенно сложна, поскольку цемент имеет множество вариантов конечного использования, и каждый вариант использования имеет уникальный, часто сложный жизненный цикл. Поэтому рассматриваемые здесь оценки представляют собой исследования «от колыбели до ворот». Эти оценки «от колыбели до ворот» оценивают воздействие производства цемента от процесса добычи сырья до процесса упаковки и транспортировки. Таким образом, конечное использование и утилизация цемента не включены в эти оценки. ^{[ 1 ] [ 4 ]}

Методология

Все оценки жизненного цикла преследуют цель оценить воздействие продукта или процесса на окружающую среду и определить ресурсы, необходимые для производства, использования и вывода из эксплуатации этого продукта или процесса. Несмотря на эту общую цель, для ее достижения используется множество различных методологий.

Хантзингер и др. провели анализ жизненного цикла цемента от начала производства до выхода готовой продукции и сравнили традиционные процессы с альтернативными производственными процессами. В анализе жизненного цикла использовалась следующая методология: ^{[ 1 ]}

1. Была определена область применения оцениваемого процесса производства цемента (контрольные границы).
2. Был определен перечень выходных и входных ресурсов.
3. Были проанализированы данные об экологическом воздействии, найденные в литературе.
4. Результаты были проанализированы, и были внесены предложения по улучшению.

Йоса и др. провели сравнительный анализ воздействия на окружающую среду, вызванного производством 16 цементных изделий в Европейском Союзе. В их оценке «от колыбели до ворот» использовалась методология CML 1992. CML 1992 — это проблемно-ориентированный метод, описанный в публикации Центра экологических исследований Лейденского университета. Этапы этой методологии были следующими: ^{[ 4 ]}

1. Был составлен анализ жизненного цикла (LCI). LCI количественно оценивает используемые материалы, выбросы загрязняющих веществ и энергию, затраченную на производство продукта.
2. Для каждого цементного изделия была разработана оценка воздействия на окружающую среду на протяжении всего жизненного цикла (LCIA).
3. Были проведены сравнение и анализ LCIA. ^{[ 4 ]}

Результаты

В таблице 1 показаны выбросы загрязняющих веществ при производстве цемента. Опять же, рассматриваемая часть жизненного цикла охватывает период от добычи сырья до упаковки и транспортировки. Результаты для 16 оцененных цементных продуктов были признаны авторами непоследовательными. Предполагается, что эти несоответствия являются результатом различий в определении контрольных границ для каждого продукта. Для целей этой вики были усреднены результаты по 5 наиболее согласованным продуктам. Эти средние значения представляют 5 цементных продуктов типа I из Европейского союза (ЕС). ^{[ 4 ]}

Основные компоненты, выбрасываемые при производстве цемента, показаны в таблице 1. К этим компонентам относятся CO₂ _, SO₂ _и NOₓ _. Общий объем выбросов парниковых газов в основном состоит из CO₂ _. Выбросы, способствующие закислению, в основном связаны с NOₓ _. Выбросы, вызывающие эвтрофикацию, выражены в граммах эквивалентного фосфатного соединения (PO₄ ₎ на кг цемента. Пыль и зимний смог выражены в граммах взвешенных частиц на кг цемента.

Результаты Хантцингера и др. ^{[ 1 ]} представлены в таблице 2. В таблице 2 показаны показатели воздействия на окружающую среду для четырех видов цемента. Эти показатели используются для сравнения различных технологий; они являются индексом экологических факторов, влияющих на производство цемента. Использование пуццоланов в качестве заменителя клинкера (смешанный цемент) снижает показатель парниковых газов с 0,088 до 0,069. Переработка цементной пыли (ЦП) и использование ЦП для связывания CO2 оказали более незначительное влияние на показатели воздействия на окружающую среду.

Возможности для оценки жизненного цикла в будущем

Эти оценки жизненного цикла «от колыбели до ворот» могут быть полезны в дополнительных исследованиях. Полученные результаты могут быть использованы в оценках жизненного цикла «от колыбели до могилы» для конкретных вариантов конечного использования цемента, например, в оценке жизненного цикла бетонных дорожных покрытий. Понимание воздействия цемента на каждом этапе его жизненного цикла важно для того, чтобы рассматривать будущее производство цементной продукции в глобальном контексте. Надеемся, что эти исследования «от колыбели до ворот» помогут обеспечить такое понимание и могут быть полезны для определения новых механизмов снижения воздействия производства цемента на окружающую среду.

ссылки

Внешние ссылки

• Википедия: Оценка жизненного цикла
• Ассоциация производителей портлендского цемента
• Конкретный мыслитель
• Что такое цементный клинкер?