Η τσιμεντοβιομηχανία είναι ένας από τους μεγαλύτερους ρυπαντές αερίων του θερμοκηπίου στον κόσμο, καθώς ευθύνεται για το 7-8% των παγκόσμιων εκπομπών, περίπου 2,6 γιγατόνους ετησίως. Αυτό καθιστά επιτακτική τη μείωση των εκπομπών. Ωστόσο, ανέκαθεν θεωρούνταν ένας από τους πιο δύσκολους τομείς για την απαλλαγή από τον άνθρακα.
Η ρύπανση από την βιομηχανία τσιμέντου
Η παραγωγή τσιμέντου όχι μόνο απαιτεί θερμοκρασίες άνω των 1.400 βαθμών Κελσίου, αλλά ο σκοπός αυτής της θερμότητας, που παράγεται κυρίως με τη χρήση ορυκτών καυσίμων, είναι η απελευθέρωση CO2 από ασβεστόλιθο για την παραγωγή κλίνκερ, το οποίο αλέθεται για την παραγωγή τσιμέντου, εκλύοντας, περισσότερο από το ήμισυ των εκπομπών τσιμέντου.
Αυτό που επιδεινώνει το πρόβλημα είναι ότι η ζήτηση για τσιμέντο προβλέπεται να αυξηθεί σημαντικά, κυρίως στον Παγκόσμιο Νότο. Παρόλα αυτά, ο τομέας της βιομηχανίας τσιμέντου, έχει αρχίσει να κινείται προς την σωστή κατεύθυνση.
Αλλαγή των τρόπων παραγωγής
Πολλές εταιρείες - τόσο παραγωγοί όσο και χρήστες τσιμέντου - έχουν πλέον στόχους μηδενικών καθαρών εκπομπών, λέει η Eve Pope, αναλύτρια τεχνολογίας στην IDTechEx. Από την πλευρά των παραγωγών, αυτό περιλαμβάνει μεγάλες εταιρείες όπως η Holcim και η Heidelberg Materials. «Αυτό σημαίνει ότι το τσιμέντο πρέπει να αντιμετωπιστεί επειδή συμβάλλει τόσο σημαντικά στις παγκόσμιες εκπομπές».
Παρόλο που αναδύονται ορισμένοι μοχλοί απεξάρτησης από τον άνθρακα, μόνο λίγοι είναι επί του παρόντος οικονομικοί, λέει η Rachel Howard, διευθύντρια βιομηχανικών προγραμμάτων απεξάρτησης από τον άνθρακα στην Mission Possible Partnership.
Αυτές περιλαμβάνουν βελτιώσεις στην πλευρά της ζήτησης, όπως η παράταση της διάρκειας ζωής των κτιρίων, η επαναχρησιμοποίηση σκυροδέματος και ο πιο έξυπνος σχεδιασμός, που μαζί θα μπορούσαν να μειώσουν τις εκπομπές κατά 22%.
Μία από τις πιο αποτελεσματικές λύσεις είναι απλώς η κατασκευή κτιρίων από ξύλο αντί για τσιμέντο, λέει ο Hernandez. Η εταιρεία του έχει επενδύσει στην LEKO Labs με έδρα το Λουξεμβούργο, η οποία χρησιμοποιεί τεχνητή νοημοσύνη και ρομποτική για να σχεδιάσει ξύλινες δικτυωτές κατασκευές που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή ξύλινων κτιρίων οποιουδήποτε μεγέθους, αντικαθιστώντας το σκυρόδεμα (και τον χάλυβα, ένα άλλο από τα υλικά με την υψηλότερη περιεκτικότητα σε άνθρακα που είναι πανταχού παρόν στο δομημένο περιβάλλον) και, ως εκ τούτου, αποφεύγοντας την εκπομπή εκατοντάδων τόνων CO2 ανά σπίτι.
Υπάρχουν επίσης εταιρείες, όπως η Heimdal και η SeaChange, που εξετάζουν καινοτόμες επιλογές όπως ο ασβεστόλιθος αρνητικός σε άνθρακα που δημιουργείται από το CO2 στο θαλασσινό νερό. Άλλες, όπως η Rondo και η Antora, χρησιμοποιούν αποθήκευση θερμικής ενέργειας για να αυξήσουν τη χρήση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας στην παραγωγή τσιμέντου ή, όπως στην περίπτωση της Biomason και της Prometheus Materials, χρησιμοποιούν βακτήρια για τη δημιουργία βιοτσιμέντου.
Ένα άλλο τέταρτο του CO2 του τομέα μπορεί να απομακρυνθεί μέσω μέτρων για τη μείωση των εκπομπών διεργασιών και την αντικατάσταση του κλίνκερ με πιο βιώσιμες εναλλακτικές λύσεις. Αυτά είναι γνωστά ως συμπληρωματικά τσιμεντοειδή υλικά (SCMs) και κυριαρχούνται από τα απόβλητα άλλων βιομηχανιών, ιδίως την ιπτάμενη τέφρα από σταθμούς παραγωγής ενέργειας με καύση άνθρακα και την αλεσμένη κοκκοποιημένη σκωρία υψικαμίνου (GGBS) από τη χαλυβουργία.
Ωστόσο, ενώ υπάρχουν επί του παρόντος μεγάλα αποθέματα αυτών των υλικών, γνωστά ως βιομηχανικές ποζολάνες, δεν θεωρούνται μακροπρόθεσμη λύση, ιδιαίτερα στην Ευρώπη, επειδή η παραγωγή ενέργειας από άνθρακα και οι υψικάμινοι καταργούνται σταδιακά για τη μείωση των εκπομπών σε αυτές τις βιομηχανίες.
Αλλαγές στα υλικά
Πιο πολλά υποσχόμενες μακροπρόθεσμες επιλογές περιλαμβάνουν τις φυσικές ποζολάνες, αν και βρίσκονται μόνο σε ορισμένες, κυρίως ηφαιστειακές, περιοχές όπως η κεντρική Γαλλία. Άλλα υλικά περιλαμβάνουν το ανακυκλωμένο σκυρόδεμα και τον πυρωμένο άργιλο, τα οποία είναι διαθέσιμα σε όλο τον κόσμο. Ωστόσο, η ανάπτυξη εγκαταστάσεων πυρωμένης αργίλου απαιτεί δαπάνες για έναν πυροσβεστή για τον άργιλο και πρόσβαση σε λατομείο, αυξάνοντας το κόστος παραγωγής.
Περισσότερο από το ήμισυ των μειώσεων εκπομπών του τομέα θα πρέπει να προέλθει από ένα μείγμα αλλαγής καυσίμων, απαλλαγής από τον άνθρακα των τροφοδοτικών και δέσμευσης, αξιοποίησης και αποθήκευσης άνθρακα (CCUS), λέει ο Howard.
Οι εναλλακτικές επιλογές καυσίμων για τους κλιβάνους τσιμέντου κυμαίνονται από γεωργικά απόβλητα όπως ρύζι ή φλοιούς καφέ έως βιομηχανικά απόβλητα, όπως μεταχειρισμένα ελαστικά. «Εξαρτάται από το τι είναι διαθέσιμο και πόσο σημαντική είναι η ανακύκλωση»
«Στην Ευρώπη, το 60% του καυσίμου για τους κλιβάνους τσιμέντου είναι εναλλακτικό καύσιμο και ορισμένες εγκαταστάσεις μπορούν να λειτουργήσουν με σχεδόν 100% εναλλακτικές λύσεις», λέει ο Pope της IDTechEx.
Η χρήση των CCUS
Η βιομηχανία δεν θα είναι σε θέση να απαλλαγεί από τον άνθρακα χωρίς CCUS, αλλά παραμένει ακριβή και στερείται κλίμακας. Ταυτόχρονα, ο τομέας του τσιμέντου είναι πιθανό να αποτελέσει βασικό μοχλό ανάπτυξης εγκαταστάσεων CCUS.
Ωστόσο, εξακολουθούν να υπάρχουν ορισμένες προκλήσεις στην κλιμάκωση της χρήσης της τεχνολογίας, λέει ο Fabien Charbonnel, διευθυντής της Παγκόσμιας Ένωσης Τσιμέντου. «Η CCUS απαιτεί σημαντικές δαπάνες τόσο σε κεφαλαιουχικές δαπάνες (capex) όσο και σε λειτουργικές δαπάνες (opex) και χρειάζεστε μια ολόκληρη αλυσίδα εφοδιαστικής για να επιτρέψετε την αποθήκευση ή την επαναχρησιμοποίηση». Η τεχνολογία θα δεσμεύει CO2 από τη διαδικασία παραγωγής, το οποίο στη συνέχεια μπορεί να αποθηκευτεί ή να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία νέου σκυροδέματος.
Εταιρίες που θα μειώσουν το τσιμέντο
Η καναδική CarbonCure, για παράδειγμα, εγχέει CO2 στο σκυρόδεμα, όπου μεταλλοποιείται. Η διαδικασία όχι μόνο δεσμεύει τον άνθρακα, αλλά και καθιστά το σκυρόδεμα ισχυρότερο, επομένως μπορεί να χρησιμοποιηθεί λιγότερος άνθρακας χωρίς να επηρεαστεί η αντοχή ή η απόδοση του υλικού, μειώνοντας τις εκπομπές κατά 3-5%, αναφέρει η εταιρεία.
Η βρετανική εταιρεία άμεσης δέσμευσης αέρα (DAC) Mission Zero Technologies πιστεύει επίσης ότι μπορεί να διαδραματίσει ρόλο στη μείωση του αποτυπώματος άνθρακα του τσιμέντου, παρέχοντας CO2 που μπορεί να συνδυαστεί με απόβλητα από άλλες βιομηχανίες για τη δημιουργία υποκατάστατων του ασβεστόλιθου, και επίσης να χρησιμοποιηθεί για την «ανασύνθεση» αποβλήτων σκυροδέματος για τη δημιουργία ισχυρότερων, μεγαλύτερης διάρκειας αδρανών υλικών που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε νέο σκυρόδεμα.
Η MissionZero συνεργάστηκε με την OCO Technology για την ανάπτυξη ενός συστήματος DAC στις εγκαταστάσεις της OCO στο Wretham στο Νόρφολκ, το οποίο μπορεί να ανακτήσει έως και 250 τόνους CO₂.
Η χρήση της Τεχνητής Νοημοσύνης
Εν τω μεταξύ, η Τεχνητή Νοημοσύνη και άλλες ψηφιακές τεχνολογίες εφαρμόζονται στη σημερινή παραγωγή τσιμέντου για τη βελτίωση της αποδοτικότητας και την άμεση μείωση των εκπομπών. Η νεοσύστατη εταιρεία Carbon Re, για παράδειγμα, εφαρμόζει τα εργαλεία Τεχνητής Νοημοσύνης της παράλληλα με τους προηγμένους ελέγχους διεργασιών του γίγαντα της μηχανικής ABB σε ένα εργοστάσιο τσιμέντου της Χαϊδελβέργης στην Τσεχία, το οποίο έχει ήδη μειώσει την κατανάλωση καυσίμων κατά 4% και τις εκπομπές κατά 2%.
«Τα εργαλεία λειτουργούν πολύ καλά μαζί», λέει ο Sanjit Shewale, παγκόσμιος επικεφαλής ψηφιακών βιομηχανιών διεργασιών στην ABB. «Εκτός από τη μείωση των εκπομπών, βελτιώνουν επίσης την ποιότητα και τη συνέπεια του τσιμέντου, επειδή το εργοστάσιο λειτουργεί με μεγαλύτερη σταθερότητα, καθώς και μειώνοντας τα απόβλητα».
Η χρήση ψηφιακών εργαλείων είναι πιθανό να αυξηθεί αρκετά γρήγορα, προσθέτει ο Bodil Recke, παγκόσμιος διευθυντής επιχειρηματικής μονάδας τσιμέντου της ABB. «Μόλις δείτε τους ανταγωνιστές σας να εφαρμόζουν ψηφιακά (εργαλεία) και να βελτιώνουν την ποιότητα, αυτό γίνεται πολύ γρήγορα αποδεκτό και η υιοθέτησή του προχωρά γρήγορα». Το κλειδί για την απαλλαγή της βιομηχανίας από τις ανθρακούχες εκπομπές θα είναι οι συνεργασίες σε όλη την αλυσίδα αξίας, σε συνδυασμό με την κρατική παρέμβαση, λέει ο Howard της Mission Possible Partnership.
Εξεύρεση επενδυτών
Ένα άλλο ουσιαστικό στοιχείο είναι η εύρεση πρώιμων αγοραστών τσιμέντου χαμηλών εκπομπών άνθρακα, προκειμένου να αυξηθεί η ζήτηση. «Χρειάζεστε εξαιρετικά ελκυστικούς αγοραστές - αυτοί θα μπορούσαν να είναι κυβερνήσεις. Είναι τεράστιοι αγοραστές τσιμέντου, επομένως αυτό θα μπορούσε να συμπεριληφθεί στους στόχους προμηθειών», λέει ο Howard. «Οι κατασκευαστές ανανεώσιμων πηγών ενέργειας ενδιαφέρονται πραγματικά να μειώσουν το αποτύπωμά τους, ώστε να μπορούν επίσης να είναι πρώιμοι αγοραστές και να πληρώνουν ένα πράσινο ασφάλιστρο».
H Pope προσθέτει ότι «ενώ οι κυβερνητικές στρατηγικές, όπως οι δημόσιες συμβάσεις και η ρύθμιση της απαλλαγής από τον άνθρακα, θα διαδραματίσουν τελικά τον μεγαλύτερο ρόλο στην τόνωση της ζήτησης για πράσινο τσιμέντο, η δραστηριότητα του ιδιωτικού τομέα θα παραμείνει κρίσιμη. Βασικά παραδείγματα περιλαμβάνουν την πρωτοβουλία ConcreteZero της Climate Group, η οποία επικεντρώνεται στη δημιουργία αγορών για προϊόντα χαμηλών εκπομπών άνθρακα, και τον Συνασπισμό First Movers, με δεσμεύσεις που αντιπροσωπεύουν ετήσια ζήτηση 16 δισεκατομμυρίων δολαρίων για αναδυόμενες τεχνολογίες για το κλίμα έως το 2030».
Συμβατότητα με τις διαδικασίες παραγωγής
Είναι όμως επίσης σημαντικό οι λύσεις να είναι συμβατές με τις υπάρχουσες διαδικασίες παραγωγής, γεγονός που αποτελεί έναν από τους λόγους για τους οποίους η βιομηχανία βασίζεται στο CCUS, εξηγεί η Pope. «Τα εργοστάσια τσιμέντου διαρκούν πολύ καιρό και η βιομηχανία είναι πολύ συντηρητική. Το CCUS είναι ακριβό, αλλά δεν χρειάζεται να αλλάξετε τον τρόπο που παράγετε τσιμέντο για να το χρησιμοποιήσετε. Οι πιο επιτυχημένες τεχνολογίες τσιμέντου για την απαλλαγή από τον άνθρακα θα είναι αυτές που διαταράσσουν λιγότερο την αλυσίδα εφοδιασμού και τις υπάρχουσες μονάδες».
Δεν υπάρχει αμφιβολία ότι ο τομέας του τσιμέντου βρίσκεται ακόμη στην αρχή του ταξιδιού του προς τη βιωσιμότητα, αλλά εξίσου, μια διαδικασία που φαινόταν αδιανόητη πριν από λίγα χρόνια βρίσκεται τώρα σε πλήρη εξέλιξη, με λύσεις να αναδύονται κατά μήκος της αλυσίδας αξίας. Ως αποτέλεσμα, ο αντίκτυπος της τσιμεντοβιομηχανίας θα μπορούσε να αλλάξει δραστικά τα επόμενα χρόνια.
www.worldenergynews.gr
