Cementa ražošana katrā procesa posmā ietekmē vidi . Tas ietver kaļķakmens karjerus, kas ir redzami no liela attāluma un var neatgriezeniski mainīt vietējo vidi, gaisā esošu piesārņotāju emisijas putekļu un gāzu veidā, troksni un vibrāciju tehnikas ekspluatācijas laikā, kā arī spridzināšanas darbus karjeros.
Cementa ražošanas ietekme uz vidi
No 4 līdz 8 % no pasaules kopējām CO2 emisijām rodas betona ražošanā , kam ir sarežģīta ietekme uz vidi, ko ietekmē tā ražošana, pielietojums un tiešā ietekme uz infrastruktūru un ēkām. Cements, kam ir sava ietekme uz vidi un sociālo jomu papildus tam, ka tas būtiski ietekmē betona ietekmi, ir nozīmīga sastāvdaļa.
1. Oglekļa dioksīda emisijas un klimata pārmaiņas
Tā kā cementa ražošana rada līdz pat 5% no visām cilvēku radītajām CO2 emisijām, no kurām 50% rodas ķīmiskās reakcijās un 40% – degvielas sadegšanā, tā ir viena no divām lielākajām gāzes ražotājām pasaulē, kas izraisa klimata pārmaiņas.
Paredzamā CO2 izlaide konstrukciju betona (ar apmēram 14% cementa) ražošanai ir 410 kg/m3 (jeb aptuveni 180 kg/t pie blīvuma 2.3 g/cm3); šī izlaide tiek samazināta līdz 290 kg/m3, ja cementa vietā izmanto 30% lidojošos pelnu.
Uz katru saražoto cementa tonnu atmosfērā nonāk 900 kg CO2, kas veido 88% no emisijām, kas saistītas ar vidējo betona maisījumu. Betona ražošanas radītā CO2 emisija ir tieši proporcionāla betona maisījumā izmantotajam cementa saturam.
Kad kalcija karbonāts tiek termiski iznīcināts, radot kaļķi un oglekļa dioksīdu, cementa ražošana rada siltumnīcefekta gāzu emisijas. Enerģijas patēriņš cementa ražošanas laikā arī veicina šo problēmu, īpaši, ja tiek sadedzināts fosilais kurināmais .
Fakts, ka betonam ir ļoti zema enerģijas vērtība uz masas vienību, ir viens no betona dzīves cikla aspektiem, kam jāpievērš uzmanība. Tas galvenokārt ir saistīts ar betona ražošanā izmantoto komponentu, piemēram, ūdens, pucolānu un pildvielu, pieejamību un biežu pieejamību vietējos resursos.
Attiecīgi cementa ražošana izmanto 70% no betonā ietvertās enerģijas, bet transportēšana tikai 7%.
Betonam ir zemāka enerģija uz masas vienību nekā lielākajai daļai citu būvmateriālu, izņemot koksni, ar kopējo ietverto enerģiju 1.69 GJ uz tonnu. Betona konstrukciju milzīgās masas dēļ šis salīdzinājums ne vienmēr ir uzreiz piemērojams lēmumu pieņemšanā.
Ir svarīgi atcerēties, ka šī aplēse ir balstīta uz betona maisījuma proporcijām ar ne vairāk kā 20% lidojošo pelnu. Saskaņā ar aplēsēm, viena procenta cementa aizstāšana ar pelniem samazina enerģijas patēriņu par 0.7%. Tas radītu ievērojamus enerģijas ietaupījumus, jo daži piedāvātie maisījumi satur pat 80% lidojošo pelnu.
Saskaņā ar Boston Consulting Group 2022. gada ziņojumu , ieguldījumi videi draudzīgāka cementa ražošanā rada lielākus siltumnīcefekta gāzu ietaupījumus nekā ieguldījumi elektrībā un aviācijā.
2. Virsmas notece
Plūdi un spēcīga augsnes erozija var rasties no virszemes noteces, kas rodas, kad ūdens noplūst no necaurlaidīgām virsmām, piemēram, neporaina betona. Benzīns, motoreļļa, smagie metāli, atkritumi un citi piesārņotāji bieži nonāk pilsētas notecēs no ietvēm, ceļiem un autostāvvietām.
Bez vājinājuma tipiska lielpilsētas zonas necaurlaidīgais segums samazina gruntsūdeņu perkolāciju un nodrošina piecas reizes lielāku noteci nekā tāda paša izmēra tipiskā meža zemē.
Daudzos nesenajos bruģēšanas projektos ir sākts izmantot caurlaidīgo betonu, kas nodrošina zināmu automātisku lietus ūdens pārvaldību, cenšoties līdzsvarot necaurlaidīga betona kaitīgās sekas.
Betons tiek rūpīgi ieklāts ar rūpīgi aprēķinātām pildvielu proporcijām, lai iegūtu caurlaidīgu betonu, kas ļauj virsmas notecei izsūkties un atgriezties gruntsūdeņos.
Tas veicina gan applūšanu, gan gruntsūdeņu papildināšanu. Caurspīdīgs betons un citas diskrētas virsmas var darboties kā automātisks ūdens filtrs, bloķējot dažu bīstamu piesārņotāju, piemēram, eļļu un citu ķīmisko vielu, caurlaidību, ja tās ir atbilstoši uzbūvētas un pārklātas.
Diemžēl caurlaidīga betona izmantošanai plašā mērogā joprojām ir trūkumi. Tā zemākā izturība salīdzinājumā ar parasto betonu ierobežo izmantošanu vietās ar zemu slodzi, un tā ir rūpīgi jāuzstāda, lai samazinātu uzņēmību pret sasalšanas un atkušanas bojājumiem un nogulšņu uzkrāšanos.
3. Pilsētas siltums
Tā saukto pilsētas siltuma salu efektu galvenokārt izraisa betons un asfalts. Paredzams, ka līdz 2060. gadam pasaulē tiks uzceltas 230 miljardi m2 (2.5 triljoni ft2) ēku, kas ir līdzvērtīga platība esošajam pasaules ēku fondam.
Saskaņā ar Apvienoto Nāciju Organizācijas Ekonomikas un sociālo lietu departamenta datiem tiek prognozēts, ka līdz 68. gadam 2050% pasaules iedzīvotāju dzīvos pilsētās. Papildu patērētās enerģijas un to radītā gaisa piesārņojuma dēļ bruģētas virsmas rada nopietnus draudus. .
Reģionam ir daudz iespēju ietaupīt enerģiju. Gaisa kondicionēšanas pieprasījumam ideālā gadījumā vajadzētu samazināties, kad temperatūra pazeminās, tādējādi taupot enerģiju.
Tomēr pētījumi par atstarojošo ietvju ietekmi uz apkārtējām konstrukcijām liecina, ka, ja uz ēkām nav atstarojošo stiklu, saules starojums, kas atstarojas no ietves, var paaugstināt ēkas temperatūru, palielinot nepieciešamību pēc gaisa kondicionēšanas.
Turklāt vietējo temperatūru un gaisa kvalitāti var ietekmēt siltuma pārnese no ietvēm, kas klāj pilsētas. Izmantojot materiālus, kas absorbē mazāk saules enerģijas, piemēram, ietves ar augstu albedo slāni, var ierobežot siltuma plūsmu pilsētvidē un regulēt UHIE. Karstas virsmas silda pilsētas gaisu ar konvekcijas palīdzību.
Virsmām, kas izgatavotas no pašlaik izmantotajiem seguma materiāliem, albedo svārstās no aptuveni 0.05 līdz aptuveni 0.35. Bruģa materiāli ar augstu sākuma albedo parasti zaudē atstarošanas spējas tipiskā kalpošanas laikā, savukārt tie, kuriem ir zems sākotnējais albedo, var iegūt atspulgu.
Papildu faktori, kas jāņem vērā, ir termiskā komforta efekts un nepieciešamība veikt papildu mazināšanas pasākumus, kas neapdraud gājēju veselību un drošību, īpaši karstuma viļņu laikā. Vidusjūras āra komforta indekss (MOCI) tiek aprēķināts, kamēr
Cilvēki ir pakļauti laikapstākļiem un siltuma komforta apstākļiem, tāpēc, pieņemot spriedumus, joprojām ir jāņem vērā pilsētas vispārējie dizaini. Pareizi apvienojot ar citām tehnoloģijām un paņēmieniem, piemēram, veģetāciju, atstarojošiem materiāliem utt., augstas albedo materiālu izmantošanai pilsētu vidē var būt labvēlīga ietekme.
4. Betona putekļi
Zemestrīču un citu dabas katastrofu laikā, kā arī ēku iznīcināšanas laikā atmosfērā bieži izdalās daudz betona putekļu. Pēc Lielās Hanšinas zemestrīces tika noskaidrots, ka galvenais smaga gaisa piesārņojuma cēlonis ir betona putekļi.
5. Radioaktīvais un toksisks piesārņojums
Veselības problēmas var rasties, ja betonā tiek iekļauti daži savienojumi, tostarp gan vēlamās, gan nevēlamās piedevas. Atkarībā no izmantoto izejvielu avota betona konstrukcijās var atrast dažādas dabā sastopamo radioaktīvo elementu (K, U, Th un Rn) koncentrācijas.
Piemēram, daži akmeņi dabiski izdala radonu, un veco raktuvju atkritumos bija daudz urāna. Vēl viena iespēja ir nejauša toksisku savienojumu izmantošana kodolavārijas piesārņojuma rezultātā. Atkarībā no tā, kas tika iekļauts betonā pirms nojaukšanas vai plaisāšanas, putekļi no gruvešiem vai saplaisājusi betona var radīt nopietnus draudus veselībai.
Tomēr tas ne vienmēr ir riskanti un varētu būt pat izdevīgi iestrādāt betonā toksiskas vielas. Dažos gadījumos dažu savienojumu, tostarp metālu, pievienošana cementam hidratācijas procesa laikā imobilizē tos drošā stāvoklī un kavē to izdalīšanos vidē.
6. Slāpekļa oksīds (NOx)
Slāpekļa oksīdam (NOx) ir vairākas negatīvas ietekmes uz cilvēku veselību un vidi, tostarp piezemes ozons, skābie lietus, globālā sasilšana, ūdens kvalitātes pasliktināšanās un redzes pasliktināšanās. Viena no skartajām grupām ir bērni un personas ar plaušu problēmām, piemēram, astmu, un šo apstākļu iedarbība var kaitēt plaušu audiem cilvēkiem, kuri strādā vai vingro ārpus telpām.
7. Sēra dioksīds (SO2)
Augsts sēra dioksīda (SO2) līmenis var pasliktināt elpošanu un saasināt jau esošos elpošanas un sirds un asinsvadu sistēmas traucējumus. Astmas slimnieki, cilvēki ar bronhītu vai emfizēmu, bērni un vecāka gadagājuma cilvēki ir viena no jutīgām grupām. Galvenais skābo lietus jeb skābes nogulsnēšanās cēlonis ir SO2.
8. Oglekļa monoksīds (CO)
Samazinot skābekļa daudzumu, kas tiek piegādāts organisma orgāniem un audiem, oglekļa monoksīds (CO) var negatīvi ietekmēt cilvēka veselību. Tas var arī negatīvi ietekmēt sirds un asinsvadu un nervu sistēmas. Smogu jeb piezemes ozonu, kas var izraisīt elpošanas problēmas, daļēji rada CO.
9. Degvielas un izejvielas
Atkarībā no izejvielām un procedūras cementa dzirnavas izmanto 3–6 GJ degvielas, lai izveidotu tonnu klinkera. Galvenais kurināmais, ko mūsdienās izmanto lielākajā daļā cementa krāšņu, ir ogles, naftas kokss un mazākā mērā dabasgāze un mazuts.
Ja tie atbilst stingriem kritērijiem, dažus atkritumus un blakusproduktus ar reģenerējamu siltumspēju var izmantot kā kurināmo cementa krāsnīs, lai aizstātu dažus tradicionālos fosilos kurināmos, piemēram, ogles.
Vietās, kur tiek izmantotas tādas izejvielas kā māls, slāneklis un kaļķakmens, kā izejvielas krāsnī var izmantot noteiktus atkritumus un blakusproduktus, kas satur labvēlīgus minerālus, piemēram, kalciju, silīcija dioksīdu, alumīnija oksīdu un dzelzi.
Robeža starp alternatīvajām degvielām un izejvielām ne vienmēr ir skaidra, jo noteiktiem materiāliem ir gan vērtīgs minerālvielu saturs, gan reģenerējamā siltumspēja.
Piemēram, notekūdeņu dūņas sadedzina, veidojot pelnus saturošus minerālus, kas ir labvēlīgi klinkera matricā, neskatoties uz to, ka tām ir zema, bet nozīmīga siltumspēja.
Cementa ražošanas ietekme uz vidi – Biežāk uzdotie jautājumi
Kādu piesārņojumu rada cementa rūpniecība?
Cik daudz CO2 rodas cementa ražošanā?
Kā cementa ražošana izraisa klimata pārmaiņas?
Kāda ir betona ietekme uz vidi?
Secinājumi
No šajā rakstā redzētā mēs zinām, ka, lai gan cementa ražošana ir nepieciešama sastāvdaļa sabiedrības attīstības virzīšanai, tas ir kaitīgs mūsu videi. Tas prasa ievērojamu virzību no cementa uz citām ilgtspējīgām un videi draudzīgām alternatīvām ēku celtniecībai.