На кожному етапі процесу виробництва цементу впливають на навколишнє середовище . До них належать вапнякові кар'єри, які видно з великих відстаней і можуть постійно змінювати місцеве середовище, викиди забруднюючих речовин у повітрі у вигляді пилу та газів; шум та вібрація під час роботи техніки; а також вибухові роботи в кар'єрах.
Вплив виробництва цементу на навколишнє середовище
Від 4 до 8% загальних світових викидів CO2 припадає на бетон , який має складний вплив на навколишнє середовище, що залежить від його виробництва, застосування та безпосереднього впливу на інфраструктуру та будівлі. Цемент, який, окрім суттєвого впливу на бетон, має власні екологічні та соціальні наслідки, є важливим компонентом.
1. Викиди вуглекислого газу та зміни клімату
Оскільки до 5% усіх викидів CO2, що виробляються людиною, припадає на цементний бізнес, 50% з яких походять від хімічних реакцій, а 40% – від спалювання палива, це один із двох найбільших виробників газу у світі, що призводить до зміни клімату.
Розрахунковий вихід CO2 для виробництва конструкційного бетону (з приблизно 14% цементу) становить 410 кг/м3 (або приблизно 180 кг/тонну при щільності 2.3 г/см3); цей вихід зменшується до 290 кг/м3, якщо 30% золи-винесення використовується замість цементу.
На кожну тонну виробленого цементу в атмосферу викидається 900 кг CO2, що становить 88% викидів середньої бетонної суміші. Викиди CO2 при виробництві бетону прямо пропорційні вмісту цементу в бетонній суміші.
Коли карбонат кальцію термічно руйнується, утворюючи вапно та вуглекислий газ, виробництво цементу призводить до викидів парникових газів. Використання енергії під час виробництва цементу також сприяє цій проблемі, особливо під час спалювання викопного палива .
Той факт, що бетон має дуже низьку втілену енергію на одиницю маси, є одним з аспектів життєвого циклу бетону, який заслуговує на увагу. Здебільшого це пов’язано з доступністю та частою доступністю компонентів, які використовуються у виробництві бетону, таких як вода, пуццолани та заповнювачі, у місцевих ресурсах.
Відповідно, виробництво цементу використовує 70% енергії, втіленої в бетоні, тоді як транспорт використовує лише 7%.
Бетон має нижчу втілену енергію на одиницю маси, ніж більшість інших будівельних матеріалів, окрім деревини, із загальною втіленою енергією 1.69 ГДж/тонну. Через величезну масу бетонних конструкцій це порівняння не завжди можна відразу застосувати для прийняття рішень.
Важливо пам’ятати, що ця оцінка базується на пропорціях бетонної суміші з вмістом золи не більше 20%. Згідно з оцінками, заміна 0.7% цементу золою-винесенням призводить до зниження споживання енергії на 80%. Це призведе до значної економії енергії, оскільки деякі запропоновані суміші містять до XNUMX% летючої золи.
Згідно зі звітом Boston Consulting Group за 2022 рік , інвестиції у створення більш екологічно чистого цементу призводять до більшої економії викидів парникових газів , ніж інвестиції в електроенергетику та авіацію.
2. Поверхневий стік
Повені та сильна ерозія ґрунту можуть бути результатом поверхневого стоку, який відбувається, коли вода стікає з непроникних поверхонь, таких як непористий бетон. Бензин, моторне масло, важкі метали, відходи та інші забруднюючі речовини часто потрапляють у міські стоки з тротуарів, доріг і парковок.
Без ослаблення водонепроникне покриття типової столичної місцевості зменшує просочування ґрунтових вод і призводить до п’ятикратного збільшення стоку, ніж типовий ліс такого ж розміру.
Багато останніх проектів мощення почали використовувати проникний бетон, який пропонує певний рівень автоматичного управління зливовими водами, намагаючись врівноважити згубні наслідки непроникного бетону.
Бетон ретельно укладається з ретельно розрахованими пропорціями заповнювачів для отримання проникного бетону, який дозволяє поверхневому стоку просочуватися та повертатися до ґрунтових вод.
Це сприяє як затопленню, так і поповненню грунтових вод. Проникний бетон та інші ділянки з дискретним покриттям можуть діяти як автоматичний фільтр для води, блокуючи проходження деяких небезпечних забруднюючих речовин, таких як олії та інші хімікати, якщо вони мають відповідну конструкцію та покриття.
На жаль, масове використання проникного бетону все ще має недоліки. Його нижча міцність порівняно зі звичайним бетоном обмежує використання в зонах із низьким навантаженням, і його потрібно встановлювати обережно, щоб мінімізувати сприйнятливість до пошкоджень від замерзання та відтавання та накопичення мулу.
3. Міське тепло
Те, що відомо як ефект міського теплового острова , здебільшого спричинено бетоном та асфальтом. Очікується, що до 2060 року у світі буде збудовано на 230 мільярдів м² (2.5 трильйона футів²) будівель, що еквівалентно площі існуючого світового фонду будівель.
Згідно з даними Департаменту ООН з економічних і соціальних питань, прогнозується, що до 68 року 2050% населення світу проживатиме в міських районах. Через додаткову енергію, яку вони споживають, і забруднення повітря, яке вони виробляють, асфальтовані поверхні становлять серйозну загрозу .
Регіон має багато можливостей для енергозбереження. В ідеалі потреба в кондиціонуванні повітря повинна зменшуватися зі зниженням температури, зберігаючи енергію.
Проте дослідження впливу тротуарів, що відбивають світло, на навколишні конструкції показали, що за відсутності скла, що відбиває на будівлях, сонячне випромінювання, що відбивається від тротуарів, може підвищити температуру в будівлі, збільшуючи потребу в кондиціонуванні повітря.
Крім того, на місцеву температуру та якість повітря може впливати передача тепла від тротуарів, які покривають міста. Використання матеріалів, які поглинають менше сонячної енергії, таких як тротуари з високим альбедо, може обмежити потік тепла в міське середовище та регулювати UHIE. Гарячі поверхні нагрівають міське повітря за допомогою конвекції.
Для поверхонь із тротуарних матеріалів, які зараз використовуються, альбедо коливається від приблизно 0.05 до приблизно 0.35. Матеріали покриття з високим початковим альбедо, як правило, втрачають відбивну здатність протягом типового терміну служби, тоді як матеріали з низьким початковим альбедо можуть отримати відображення.
Ефект теплового комфорту та необхідність додаткових заходів пом’якшення, які не загрожують здоров’ю та безпеці пішоходів, особливо під час спеки, є додатковими факторами, які слід брати до уваги. «Середземноморський індекс комфорту на відкритому повітрі» (MOCI) розраховується під час
Люди піддаються впливу погодних умов і умов теплового комфорту, тому загальні міські плани все одно слід брати до уваги при прийнятті суджень. У правильному поєднанні з іншими технологіями та техніками, такими як рослинність, світловідбиваючі матеріали тощо, використання матеріалів з високим альбедо в міських умовах може мати позитивний ефект.
4. Бетонний пил
Під час землетрусів та інших стихійних лих, а також під час руйнування будівель в атмосферу часто викидається велика кількість бетонного пилу. Після Великого землетрусу Ханшин було встановлено, що основною причиною сильного забруднення повітря був бетонний пил.
5. Радіоактивне та токсичне забруднення
Проблеми зі здоров'ям можуть виникнути через включення деяких сполук до бетону, включаючи як бажані, так і небажані добавки. Залежно від джерела сировини, що використовується, в бетонних конструкціях можуть міститися різні концентрації природних радіоактивних елементів (K, U, Th і Rn).
Наприклад, деякі камені природним чином виділяють радон, а відходи старих шахт раніше містили багато урану. Іншою можливістю є ненавмисне використання токсичних сполук у результаті забруднення внаслідок ядерної аварії. Залежно від того, що входило до складу бетону перед руйнуванням або розтріскуванням, пил від уламків або тріщин бетону може становити серйозну небезпеку для здоров’я.
Однак це не обов’язково ризиковано і навіть може бути вигідно вбудовувати токсичні речовини в бетон. У деяких випадках додавання певних сполук, у тому числі металів, до цементу під час процесу гідратації знерухомлює їх у безпечному стані та перешкоджає їх вивільненню в навколишнє середовище.
6. Оксид азоту (NOx)
Оксид азоту (NOx) має низку негативних наслідків для здоров’я людини та навколишнього середовища, включаючи приземний озон, кислотні дощі, глобальне потепління, погіршення якості води та погіршення зору. Діти та люди з легеневими проблемами, такими як астма, входять до числа постраждалих груп, і вплив цих захворювань може завдати шкоди легеневій тканині у людей, які працюють або займаються спортом на вулиці.
7. Двоокис сірки (SO2)
Високий рівень діоксиду сірки (SO2) може погіршити дихання та загострити респіраторні та серцево-судинні захворювання, які вже є. До чутливих груп населення відносяться астматики, люди з бронхітом або емфіземою, діти та люди похилого віку. Основною причиною кислотних дощів або кислотних опадів є SO2.
8. Чадний газ (CO)
Зменшуючи кількість кисню, що доставляється до органів і тканин організму, чадний газ (CO) може негативно впливати на здоров'я. Він також може негативно впливати на серцево-судинну та нервову системи. Смог, або приземний озон, який може призвести до респіраторних проблем, частково утворюється CO.
9. Паливо та сировина
Залежно від витрат і процедури, цементний завод використовує 3-6 ГДж палива для виробництва тонни клінкеру. Основними видами палива, які сьогодні використовують більшість цементних печей, є вугілля, нафтовий кокс і, меншою мірою, природний газ і мазут.
Якщо вони відповідають суворим критеріям, певні відходи та побічні продукти з відновлюваною калорійністю можна використовувати як паливо в цементних печах для заміни деяких традиційних видів викопного палива, таких як вугілля.
У таких місцях сировини, як глина, сланці та вапняк, певні відходи та побічні продукти, що містять такі корисні мінерали, як кальцій, кремнезем, глинозем та залізо, можна використовувати як сировину для печі.
Межа між альтернативним паливом і сировиною не завжди чітка, оскільки певні матеріали мають як цінний вміст мінералів, так і відновлювану теплотворну здатність.
Наприклад, осад стічних вод згорає, утворюючи мінерали, що містять золу, які є корисними для клінкерної матриці, незважаючи на низьку, але значну теплотворну здатність.
Вплив виробництва цементу на навколишнє середовище – Поширені запитання
Яке забруднення спричиняє цементна промисловість?
Скільки CO2 утворюється при виробництві цементу?
Як виробництво цементу спричиняє зміну клімату?
Який вплив бетону на навколишнє середовище?
Висновок
З того, що ми бачили в цій статті, ми знаємо, що хоча виробництво цементу є необхідним інгредієнтом у розвитку суспільства, воно шкідливе для нашого навколишнього середовища. Це вимагає серйозного переходу від цементу до інших стійких та екологічно чистих альтернатив будівництву.