Výroba cementu má v každom kroku procesu vplyv na životné prostredie . Patria sem vápencové lomy, ktoré sú viditeľné z veľkých vzdialeností a môžu trvalo zmeniť miestne prostredie, emisie znečisťujúcich látok vo forme prachu a plynov, hluk a vibrácie pri prevádzke strojov a trhacie práce v lomoch.
Environmentálne dopady výroby cementu
Betón tvorí 4 až 8 % celkových svetových emisií CO2 , čo má zložitý vplyv na životné prostredie, ktorý je ovplyvnený jeho výrobou, použitím a priamymi účinkami na infraštruktúru a budovy. Cement, ktorý má okrem podstatného vplyvu na betón aj svoje vlastné environmentálne a sociálne účinky, je jeho významnou zložkou.
1. Emisie oxidu uhličitého a zmena klímy
Keďže až 5 % všetkých emisií CO2 produkovaných ľuďmi vzniká v cementárenskom priemysle, z čoho 50 % pochádza z chemických reakcií a 40 % zo spaľovania paliva, je jedným z dvoch najväčších producentov plynu na svete, ktoré vedú ku klimatickým zmenám.
Odhadovaná produkcia CO2 pri výrobe konštrukčného betónu (s asi 14 % cementu) je 410 kg/m3 (alebo približne 180 kg/t pri hustote 2.3 g/cm3); tento výkon sa zníži na 290 kg/m3 pri použití 30 % popolčeka namiesto cementu.
Na každú vyrobenú tonu cementu sa do atmosféry uvoľní 900 kg CO2, čo predstavuje 88 % emisií súvisiacich s priemernou betónovou zmesou. Emisie CO2 z výroby betónu sú priamo úmerné obsahu cementu použitého v betónovej zmesi.
Keď sa uhličitan vápenatý tepelne rozkladá, čím vzniká vápno a oxid uhličitý, výroba cementu vedie k emisiám skleníkových plynov. Spotreba energie počas výroby cementu tiež prispieva k tomuto problému, najmä pri spaľovaní fosílnych palív .
Skutočnosť, že betón má veľmi nízku zabudovanú energiu na jednotku hmotnosti, je jedným z aspektov životného cyklu betónu, ktorý si zaslúži pozornosť. Je to spôsobené najmä dostupnosťou a častou dostupnosťou komponentov používaných pri výrobe betónu, ako je voda, pucolán a kamenivo, v miestnych zdrojoch.
Preto výroba cementu využíva 70 % energie obsiahnutej v betóne, zatiaľ čo doprava využíva iba 7 %.
Betón má nižšiu zabudovanú energiu na jednotku hmotnosti ako väčšina iných stavebných materiálov, okrem dreva, s celkovou zabudovanou energiou 1.69 GJ/tonu. Vzhľadom na enormnú masu betónových konštrukcií nie je toto porovnanie vždy okamžite použiteľné pri rozhodovaní.
Je dôležité si uvedomiť, že tento odhad je založený na pomeroch betónovej zmesi s maximálne 20 % popolčeka. Podľa odhadov má nahradenie jedného percenta cementu popolčekom za následok zníženie spotreby energie o 0.7 %. To by viedlo k značným úsporám energie, pretože niektoré navrhované zmesi obsahujú až 80 % popolčeka.
Podľa správy spoločnosti Boston Consulting Group z roku 2022 investície do výroby ekologickejšieho cementu vedú k väčším úsporám skleníkových plynov ako investície do elektriny a letectva.
2. Povrchový odtok
Záplavy a silná erózia pôdy môžu byť výsledkom povrchového odtoku, ku ktorému dochádza, keď voda steká z nepriepustných povrchov, ako je napríklad nepórovitý betón. Benzín, motorový olej, ťažké kovy, odpad a iné znečisťujúce látky často končia v mestách z chodníkov, ciest a parkovísk.
Bez útlmu typická nepriepustná pokrývka metropolitnej oblasti znižuje presakovanie podzemnej vody a má za následok päťkrát väčší odtok ako typický les rovnakej veľkosti.
Mnoho nedávnych projektov dlažby začalo používať priepustný betón, ktorý ponúka určitú úroveň automatického manažmentu dažďovej vody, v snahe vyvážiť škodlivé dôsledky nepriepustného betónu.
Betón je starostlivo položený so starostlivo vypočítanými proporciami kameniva, aby sa vytvoril priepustný betón, ktorý umožňuje povrchovému odtoku presakovať a vracať sa do podzemnej vody.
Uľahčuje sa tým zaplavenie aj dopĺňanie podzemnej vody. Priepustný betón a iné plochy s diskrétnym povrchom môžu fungovať ako automatický vodný filter blokovaním prechodu niektorých nebezpečných znečisťujúcich látok, ako sú oleje a iné chemikálie, ak sú vhodne postavené a natreté.
Je smutné, že používanie priepustného betónu v širokom meradle má stále nevýhody. Jeho nižšia pevnosť v porovnaní s bežným betónom obmedzuje použitie v oblastiach s nízkym zaťažením a je potrebné ho inštalovať opatrne, aby sa minimalizovala náchylnosť na poškodenie mrazom a rozmrazovaním a nahromadenie bahna.
3. Mestské teplo
To, čo je známe ako efekt mestského tepelného ostrova , je spôsobené najmä betónom a asfaltom. Očakáva sa, že do roku 2060 na svete pribudne 230 miliárd m2 (2.5 bilióna ft2) budov, čo je plocha ekvivalentná existujúcemu globálnemu fondu budov.
Podľa ministerstva hospodárstva a sociálnych vecí OSN bude 68 % svetovej populácie do roku 2050 žiť v mestských oblastiach. V dôsledku dodatočnej energie, ktorú spotrebúvajú, a znečistenia ovzdušia, ktoré produkujú, predstavujú dláždené povrchy vážnu hrozbu .
Región má veľa možností na úsporu energie. Dopyt po klimatizácii by mal v ideálnom prípade klesať s poklesom teploty, čím by sa šetrila energia.
Štúdie o tom, ako odrazové chodníky ovplyvňujú okolité konštrukcie, však ukázali, že chýbajúce reflexné sklá na budovách, slnečné žiarenie odrážané od chodníka môže zvýšiť teplotu budovy, čím sa zvyšuje potreba klimatizácie.
Navyše, miestne teploty a kvalita vzduchu môžu byť ovplyvnené prenosom tepla z chodníkov, ktoré pokrývajú mestá. Použitie materiálov, ktoré absorbujú menej slnečnej energie, ako sú chodníky s vysokým albedom, môže obmedziť tok tepla do mestského prostredia a regulovať UHIE. Horúce povrchy ohrievajú vzduch v meste konvekciou.
Pre povrchy vyrobené z materiálov na vozovku, ktoré sa v súčasnosti používajú, sa albedos pohybuje od približne 0.05 do približne 0.35. Materiály vozovky s vysokým počiatočným albedom majú tendenciu strácať odrazivosť v priebehu typickej životnosti, zatiaľ čo materiály s nízkym počiatočným albedom môžu získať odraz.
Vplyv tepelnej pohody a potreba dodatočných zmierňujúcich opatrení, ktoré neohrozujú zdravie a bezpečnosť chodcov, najmä počas horúčav, sú ďalšie faktory, ktoré je potrebné vziať do úvahy. „Index pohodlia v Stredomorí“ (MOCI) sa počíta počas
Ľudia sú vystavení poveternostným podmienkam a podmienkam tepelnej pohody, preto by sa pri rozhodovaní malo stále brať do úvahy celkové urbanistické riešenie. Pri správnej kombinácii s inými technológiami a technikami, ako je vegetácia, reflexné materiály atď., môže mať použitie materiálov s vysokým albedom v mestskom prostredí priaznivé účinky.
4. Betónový prach
Počas zemetrasení a iných prírodných katastrof, ako aj pri ničení budov, sa do atmosféry často uvoľňuje veľa betónového prachu. Po veľkom zemetrasení Hanshin sa zistilo, že hlavnou príčinou silného znečistenia ovzdušia bol betónový prach.
5. Rádioaktívne a toxické znečistenie
Zdravotné problémy môžu vzniknúť v dôsledku zahrnutia niektorých zlúčenín do betónu, vrátane požadovaných aj nežiaducich prísad. V závislosti od zdroja použitých surovín sa v betónových konštrukciách môžu nachádzať rôzne koncentrácie prirodzene sa vyskytujúcich rádioaktívnych prvkov (K, U, Th a Rn).
Napríklad niektoré kamene prirodzene emitujú radón a odpad zo starých baní obsahoval veľa uránu. Ďalšou možnosťou je neúmyselné použitie toxických zlúčenín v dôsledku kontaminácie z jadrovej havárie. V závislosti od toho, čo bolo obsiahnuté v betóne pred demoláciou alebo praskaním, môže prach z úlomkov alebo prasknutého betónu predstavovať veľké zdravotné riziká.
Nie je to však nevyhnutne riskantné a mohlo by byť dokonca výhodné zaliať toxické látky do betónu. V niektorých prípadoch pridanie určitých zlúčenín, vrátane kovov, do cementu počas procesu hydratácie, ich imobilizuje v bezpečnom stave a bráni ich uvoľňovaniu do životného prostredia.
6. Oxid dusnatý (NOx)
Oxid dusnatý (NOx) má množstvo negatívnych účinkov na ľudské zdravie a životné prostredie, vrátane prízemného ozónu, kyslých dažďov, globálneho otepľovania, zhoršovania kvality vody a zhoršenia zraku. Deti a osoby s pľúcnymi problémami, ako je astma, patria medzi postihnuté skupiny a vystavenie týmto stavom môže poškodiť pľúcne tkanivo u ľudí, ktorí pracujú alebo cvičia vonku.
7. Oxid sírový (SO2)
Vysoké hladiny oxidu siričitého (SO2) môžu zhoršiť dýchanie a zhoršiť už prítomné dýchacie a kardiovaskulárne ochorenia. Astmatici, ľudia s bronchitídou alebo emfyzémom, deti a starší ľudia patria medzi citlivú populáciu. Hlavnou príčinou kyslých dažďov alebo kyslých depozícií je SO2.
8. Oxid uhoľnatý (CO)
Znižovaním množstva kyslíka dodávaného do orgánov a tkanív tela môže mať oxid uhoľnatý (CO) škodlivý vplyv na zdravie. Môže mať tiež negatívne účinky na kardiovaskulárny a nervový systém. Smog alebo prízemný ozón, ktorý môže viesť k dýchacím problémom, je čiastočne tvorený CO.
9. Palivá a suroviny
V závislosti od vstupov a postupu používa cementáreň na výrobu tony slinku 3 – 6 GJ paliva. Primárne palivá, ktoré dnes používa väčšina cementárskych pecí, sú uhlie, ropný koks a v menšej miere zemný plyn a vykurovací olej.
Ak spĺňajú prísne kritériá, určitý odpad a vedľajšie produkty s vyťažiteľnou výhrevnou hodnotou sa môžu použiť ako palivo v cementárskych peciach, aby sa nahradili niektoré z tradičných fosílnych palív, ako je uhlie.
V miestach surovín, ako je hlina, bridlica a vápenec, sa ako suroviny v peci môžu použiť určité odpady a vedľajšie produkty obsahujúce prospešné minerály, ako je vápnik, oxid kremičitý, oxid hlinitý a železo.
Hranica medzi alternatívnymi palivami a surovinami nie je vždy jasná, pretože určité materiály majú hodnotný obsah minerálov aj vyťažiteľnú výhrevnosť.
Napríklad splaškový kal horí za vzniku minerálov obsahujúcich popol, ktoré sú prospešné v matrici slinku napriek tomu, že majú nízku, ale významnú výhrevnosť.
Environmentálne dopady výroby cementu – Často kladené otázky
Aké znečistenie spôsobuje cementárenský priemysel?
Koľko CO2 vzniká pri výrobe cementu?
Ako spôsobuje výroba cementu klimatické zmeny?
Aké sú vplyvy betónu na životné prostredie?
Záver
Z toho, čo sme videli v tomto článku, vieme, že hoci je výroba cementu nevyhnutnou zložkou rozvoja spoločnosti, je škodlivá pre naše životné prostredie. To si vyžaduje veľký pokrok od cementu k iným trvalo udržateľným a ekologickým alternatívam výstavby budov.