luni, octombrie 3, 2022

Cimentul și impactul său asupra mediului

Betonul este un material esențial pentru infrastructură. Societatea va trebui, de asemenea, să construiască mai mult pentru a se adapta, printre altele, la nevoia de locuințe în orașe. Dilema este că betonul este necesar pentru a construi societatea, dar în același timp nu este durabil în ceea ce privește producția de ciment.

Creșterea populației și urbanizarea în ultimele decenii au condus la creșterea cererii de locuințe. Pentru a satisface cererea de infrastructură în orașe, trebuie construite mai multe locuințe și întreținute drumuri pentru a menține nivelul de infrastructură. Deși cimentul este unul dintre cele mai comune materiale de construcție, este unul dintre cele mai puțin cunoscute materiale cu un impact semnificativ asupra mediului.

Statisticile de la Statistics Sweden în 2015 arată că 85% din populația Suediei locuia în orașe în 2010. Un alt raport de la Statistics Sweden din 2019 arată că este mai frecvent ca, copiii să locuiască în orașe mari și că se așteaptă să locuiască mai mulți copii în orașele mari sau zone din apropiere in urmatorii 10 ani, conform prognozei populației. De asemeni  natalitatea dupa anul 2000 a scazut.

Indiferent de reducere, locuințele pentru tineri astăzi reprezintă o problemă care rămâne. Suedia a avut, de asemenea, o imigrație crescuta incepand cu 2010 care, la rândul său, crește cererea de locuințe. Aici intervin cimentul și betonul.

Cimentul și betonul sunt cele mai frecvent utilizate materiale care nu apar în mod natural. Datorită utilizării lor, producția de ciment și beton are ca rezultat emisii de gaze cu efect de seră și stresează resursele, de ex. consum de apă. Întrucât urbanizarea, în legătură cu creșterea populației în și în apropierea orașelor, este de așteptat să crească cererea de ciment și beton în următorii 50-100 de ani, va fi mai important să revizuim consecințele, potrivit unui raport publicat în Nature. O strategie eficientă de reducere a emisiilor este de a încerca să faceți producția mai ecologică și de a investiga modul în care construcția poate fi mai prietenoasa cu mediul. Raportul mai precizează că mai multe măsuri împreună pot avea o importanță crucială și pot reduce gazele cu efect de seră cu până la 50% și că este posibil să se echilibreze utilizarea cimentului, betonului și durabilității.

Nu este posibilă înlocuirea unei proporții mari de ciment cu alte materiale în următorul deceniu. Nu impactul asupra mediului al cimentului în sine este dăunător (cimentul și betonul au o amprentă de carbon relativ mică dacă te uiți la unitatea de volum), dar producția în care se folosesc cantități mari este cea care face diferența decisivă. Emisiile de dioxid de carbon pot scădea pe măsură ce se aplică mai multe încercări de prevenire a impactului asupra mediului fără noi investiții în infrastructură, dar este nevoie de cercetare pentru construcția durabilă după anul 2050.

Betonul este format din ciment, nisip, pietriș și apă și construiește infrastructura și structura de bază a societății în diferite moduri. Materialul este inclus în sistemele de apă și canalizare și clădiri. Cimentul acționează ca un adeziv care leagă nisipul și pietrișul împreună în beton și corespunde la puțin peste 10% din masa sa. Betonul este produs la o rată comparabilă cu producția globală de alimente. Utilizarea cimentului în ultimii 65 de ani a crescut de 10 ori mai mult, ceea ce este mai mult în comparație cu producția de oțel și cherestea care a crescut de trei ori și a rămas la un nivel constant în aceeași perioadă de timp. Cimentul a reprezentat 36% din dioxidul de carbon emis de lucrările de construcții în 2010 (emisiile totale au corespuns la 7,7 Gt), în timp ce oțelul a reprezentat 25%, plasticul 8% și aluminiul aproximativ 4%. Din proporția de ciment folosită, doar jumătate este inclusă în beton, dar din moment ce betonul este necesar pentru a fonda societatea modernă, aceasta înseamnă o parte semnificativă a emisiilor globale de dioxid de carbon din industria construcțiilor. De asemenea, betonul va fi necesar în diferite părți ale lumii, în principal în Africa și Asia, pentru a crea locuințe pentru o populație în creștere și migratoare (urbanizarea conduce oamenii către orașele din țările mai puțin dezvoltate).

Pe lângă emisiile de gaze cu efect de seră, particulele, praful și mercurul sunt, de asemenea, asociate cu producția de beton. Consumul de energie și consumul de apă sunt, de asemenea, alte probleme care apar în timpul producției de beton. În ciuda acestui fapt, nu a fost posibil să se găsească un înlocuitor pentru ciment, deoarece producția de ciment și producția de beton au loc atât de frecvent.

Cimentul pe care articolul l-a examinat în Nature constă din oxizii CaO, SiO2, Al2O3 și Fe2O3. Acestea provin din materiale precum calcarul și argila, iar în unele cazuri și bauxită și nisip. După un proces de încălzire și câteva reacții mai târziu, apare clincherul de ciment, adică diferite variații ale amestecurilor precum C3S, C2S, C3A și C3A4. Plăcile sunt apoi amestecate cu ciment, nisip, pietriș, apă și alte amestecuri chimice pentru a menține materialul împreună și pot fi apoi trimise în saci la diferite șantiere, unde pot fi, de asemenea, amestecate împreună pe șantier. Ca măsuri de îmbunătățire a mediului, deșeurile sau reziduurile reziduale de la șantierele de construcții și proiectele de demolare pot fi utilizate în diferite etape ale procesului. Procesul este mai dificil de vizualizat în timpul, de exemplu, în timpul lucrărilor de construcție, când conținutul este amestecat la fața locului,

În fiecare an se produc 10 miliarde de metri cubi de beton, iar betonul trebuie umplut cu nisip și pietriș. Cererea de materiale a condus la îngrijorări cu privire la deficiențele regionale, deoarece sunt necesare o mulțime de materiale pentru producția de beton. Între 1900 și 2000, cererea de piatră zdrobită, nisip și pietriș a crescut de la aproximativ 40% la aproximativ 75%, de trei ori greutatea altor materii prime pe care oamenii le folosesc. Deși nisipul și pietrișul abundă pe pământ, transportul pe distanțe lungi este evitat, făcându-l mai economic. Aceasta înseamnă, de asemenea, că necesitatea de a construi în orașe va duce la o presiune crescută asupra acestor resurse în zone specifice din afara orașelor, deoarece nisipul și pietrișul nu pot fi excavate în orașe sau în apropierea acestora. În țările cu legi de mediu mai puțin restrictive, extracția excesivă poate deteriora ecosistemele și biodiversitatea, care la rândul lor afectează oamenii. Daunele aduse ecosistemului apar de obicei din cauza gestionării proaste a resursei. Pentru aceasta, trebuie introduse modificări în modul în care este utilizat terenul și legislația nu ar trebui să se concentreze pe accesibilitatea acestora.

Deși nisipul și pietrișul pot fi considerate resurse importante, este posibil să se reducă impactul producției de beton asupra ecosistemelor prin utilizarea altor resurse locale și a surselor de pietriș și nisip neutilizate anterior. Sursele neutilizate includ materialele care au rămas după o nouă construcție. În loc să fie aruncate, rămășițele pot fi salvate și transportate înapoi la fabrică unde se poate produce nisip și pietriș prin spălarea materialului cu apă. Uleiurile minerale din materialul rezidual pot fi utilizate pentru construcții pe bază de argilă. Reziduurile pot reduce astfel presiunea asupra resurselor. De asemenea, ajută legislația care reglementează acest lucru și etichetarea unei producții mai durabile.

Problemele de mediu asociate cu producția de beton sunt cauzate de emisiile de gaze cu efect de seră. Producția de ciment reprezintă 36% din toate emisiile legate de industria construcțiilor și 8% din totalul emisiilor de dioxid de carbon cauzate de activitatea umană. Aceasta corespunde la aproximativ 300 kg de dioxid de carbon pe cap de locuitor. Cel puțin 70% din toate emisiile de gaze cu efect de seră legate de producția de beton sunt legate de producția de ciment. O parte predominantă a acestor emisii este, la rândul lor, legată de producția de clincher de ciment. În prima etapă de producție, este necesară multă energie, care poate fi redusă prin modificări mai puțin consumatoare de energie. În loc să vă bazați pe combustie pentru a obține oxid de calciu și dioxid de carbon, puteți schimba procesul și obțineți calciul format mai devreme. Acest lucru a redus emisiile cu două treimi. Emisiile de dioxid de carbon din timpul procesului de fabricație în sine pot fi inhibate într-o oarecare măsură, dar ar trebui să lucrați la îmbunătățirea tehnologiei dacă doriți să vedeți vreo diferență. Construcția va atinge un varf în următoarele decenii și rămâne important să se reducă tot impactul betonului asupra mediului.

Pentru reducerea emisiilor, trebuie luate în considerare toate etapele de producție precum clincherul de ciment, producția de ciment, utilizarea cimentului în beton sau utilizarea cimentului în construcții, proiectarea structurilor și utilizarea acestora. Există soluții atât pe termen scurt, cât și pe termen lung care apar în raport, care mai menționează că este important să se țină cont de toți pașii în ceea ce privește amprenta de carbon. Unele dintre soluții nu necesită acces la noi tehnologii.

Soluții pe termen scurt:
Căldura absoarbe o mare parte a consumului de energie. Pentru a rezolva problema, puteți fie să recuperați căldura prin conducerea căldurii care radiază (căldura reziduală) înapoi către încălzire, fie să creați căldură prin materiale reciclate (când, de exemplu, sunt arse anvelopele reciclate). Materialele reziduale provenite din combustibili fosili nu sunt neutre în ceea ce privește dioxidul de carbon, dar reduc la minimum impactul producției de dioxid de carbon și reduc emisiile toxice. O reducere viitoare a dioxidului de carbon este de așteptat să scadă. În loc să folosiți calcar, puteți folosi și alte surse de calciu în timpul producției.

Producția de ciment poate fi eficientizată și cu materiale alternative, fără încălzire pentru a reduce pierderile de energie și consumul de energie. De asemenea, cimentul poate fi umplut mai mult cu alte substanțe (produse reziduale) astfel încât acestea să corespundă la 30-50% din ciment și nu puțin peste 15%. Dacă acest lucru nu funcționează, puteți folosi argilă. Dacă se face acest lucru, emisiile de dioxid de carbon pot scădea cu 15-30% la nivel global.

De asemenea, puteți face construcția mai eficientă. Proporția de produse reziduale care rezultă din utilizarea betonului în timpul lucrărilor de construcție poate fi echivalentă cu 50-100% din masa de beton utilizată pentru clădire. Proporția consumată este și mai mare dacă cimentul este vândut separat la pungi. De asemenea, trebuie evitate deciziile în timpul procesului de construcție, deoarece acest lucru poate duce la ineficiența utilizării cimentului.

Soluții pe termen lung:
Va fi necesar ca societatea să continue să folosească betonul pentru infrastructură. Producția durabilă de beton va necesita timp pentru dezvoltare și mai multă cercetare. Există mai multe modalități de a reduce emisiile pe termen lung. Unele lucruri pe care le puteți face este să folosiți alternative la ciment, deși acest lucru este pus sub semnul întrebării, deoarece există limitări tehnice și economice. De exemplu, alumina poate înlocui cimentul, dar din cauza accesului limitat la bauxită, această schimbare nu poate explica întreaga înlocuire.

Cimentul activat alcalin a fost propus ca alternativă. Accesul la activatori alcalini nu este la fel de limitat ca în cazul precedent. Sărurile precum carbonatul de sodiu pot fi utilizate în producția de cimenturi alcaline alternative. Cimenturile pe bază de magneziu, care au la bază carbonați sau oxizi de magneziu, nu necesită utilizarea calcarului și au redus, de asemenea, prezența dioxidului de carbon în timpul producției. Din păcate, este nevoie de o tehnologie mai avansată pentru a-l introduce. Raportul menționează și câteva soluții care ar fi putut modifica conținutul de dioxid de carbon în fazele de producție.

Mai precis, ce înseamnă asta pentru planetă?

The Guardian scrie într-un articol că, dacă cimentul ar fi fost o țară, ar fi reprezentat a treia cea mai mare emisie de dioxid de carbon din lume, după China și Statele Unite, cu 2,8 miliarde de tone de dioxid de carbon. Cimentul este, de asemenea, cea mai utilizată substanță după apă. S-ar putea chiar să fi depășit linia în care betonul cântărește mai mult decât dioxidul de carbon din fiecare copac de pe planetă.

Problema betonului este ca este facut sa reziste mult si se descompune extrem de incet. Acest lucru îngreunează situația, deoarece materialul este materialul de bază care construiește societatea și, de asemenea, durabil indiferent de vreme. Dacă amestecați betonul cu oțel, obțineți o serie de domenii de utilizare (printre altele, materialul formează rețele electrice). Durabilitatea betonului poate fi un dezavantaj, de exemplu în timpul unei furtuni. Exemple sunt furtuna Katrina din New Orleans și Houston din SUA unde ploaia nu a putut fi absorbită de pământ și străzile orașului nu au putut fi golite de apă din cauza ploii abundente.

Dacă se ia în considerare producția, betonul reprezintă aproximativ 4-8% din dioxidul de carbon din lume și doar cărbunele, petrolul și petrolul trec prin material. Betonul reprezintă o zecime din apa consumată în sectorul industrial. Aceasta va reprezenta o presiune pentru zonele în care apa este abia suficientă pentru apă potabilă și agricultură, deoarece aproximativ 75% din producție are loc în aceste regiuni. De asemenea, betonul încălzește orașele mari prin faptul că nu permite căldurii de la soare să iasă și că, în schimb, încălzește orașele. O altă problemă de mediu este că fabricile de ciment generează adesea noi emisii, cum ar fi transportul materialului către și de la șantiere. Colectarea nisipului, care în unele cazuri este efectuată de bande criminale grave și distruge plajele, este de asemenea dăunătoare.

Betonul – noul plastic?

Tot plasticul care a fost produs în ultimii 60 de ani corespunde la puțin peste 8 miliarde de tone. Industria cimentului produce mai mult decât o dată la doi ani, dar până în prezent nu a fost ceva îngrijorător. Spre deosebire de plastic, nu puteți vedea în mod deschis orice resturi cu beton. Nu au fost observate reziduuri în corpurile și urmele animalelor și păsărilor sau în sângele uman, iar betonul nu provine din combustibili fosili. Cu toate acestea, betonul pare a fi de neoprit, ceea ce poate fi problematic în sine atunci când suprafețe mari de teren sunt acoperite cu beton.

Din punct de vedere al sănătății, poate provoca diverse probleme de respirație. Vântul care suflă particule de pe șantier de exemplu. Studii suplimentare efectuate în 2015 la cele mai mari 19 șantiere de construcții din India au descoperit că calitatea aerului de pe șantierele de construcții a depășit nivelurile periculoase de cel puțin trei ori. Se așteaptă, de asemenea, că praful din locații va reprezenta 10% din particulele care contribuie la poluarea aerului din Delhi. Acest lucru este în conformitate cu articolul anterior, care descrie că există o legătură între producția de ciment și particulele dăunătoare din aer. În special, s-a subliniat că particulele mai mici (mai puțin de 2,5 micrometri în diametru până la 10 micrometri în diametru) provoacă consecințe precum probleme respiratorii, boli pulmonare, cancer pulmonar și atac de cord. Unele dintre aceste particule pot fi cauzate de emisiile de oxizi de azot și oxizi de sulf în timpul producerii pieselor de ciment, ceea ce poate provoca și mai multe consecințe asupra sănătății umane. Sistemele moderne de filtrare ajută la captarea acestor particule și la reducerea emisiilor acestora. Praful dintr-un anumit proces de fabricație poate fi, în unele cazuri, aspirat și reutilizat în producție mai târziu. Eficiența sistemelor de filtrare și a sistemelor de aspirație este ridicată.

Prin urmare, este important să se regleze emisiile de particule în aer, deoarece acestea pot cauza diverse probleme. Studiul din raportul anterior a fost realizat în Zambia, unde concentrația de particule cu un diametru de 2,5 micrometri a fost de cinci ori până la zece ori mai mare decât cele măsurate anterior în alte zone din jurul fabricii de ciment (la aproximativ 1 km de aceasta). Măsurătorile au fost apoi comparate cu măsurătorile efectuate la o locație la 18 km de zona din apropierea fabricii. Studiul a concluzionat că era de trei ori mai frecventă cu diverse probleme respiratorii (cum ar fi tusea, prezența mucusului, bronșita acută și cronică și iritația nasului) la o distanță de 1 km până la 18 km de fabrica. Acest lucru s-a întâmplat în ciuda faptului că au fost comparate zone rezidențiale cu medii socio-economice similare.

Ce putem învăța din asta?

Problema trebuie abordată pentru ca industria construcțiilor să lucreze cu soluții concrete pentru a preveni cât mai mult încălzirea globală. Este posibil să se producă beton într-un mod mai durabil în comparație cu modul în care este produs astăzi. Din acest motiv, planificatorii comunitari ar trebui să lucreze cu industria construcțiilor și cu alte autorități responsabile cu infrastructura, cum ar fi drumurile și conductele de apă, pentru a supraveghea cu adevărat producția de beton și producția de ciment, precum și transportul de ciment.

Bianca Mihai – Info Express
hello@infoexpress.se

Surse:
“Urbanisering – från land till stad”, SCB
“Fler barn bor i storstäder i framtiden”, SCB
“Environmental impacts and decarbonization strategies in the cement and concrete industry”, Nature reviews Earth & environment
“Concrete: The most destructive material on Earth”, The Guardian

Articole similare

- Publicitate -