Under det senaste århundradet har cement varit ryggraden i byggsektorn. Som grund för betong och murbruk har cement en utbredd närvaro i våra byggnader och infrastruktur. Men cementtillverkning är en energiintensiv verksamhet - för varje kilo cement som produceras släpps 0,5-0,7 kg koldioxid ut, vilket pressar dess andel av de globala utsläppen till nästan åtta procent. Som svar på den ökande efterfrågan på koldioxidsnåla produkter arbetar tillverkarna för att minska koldioxidavtrycket för torrblandningsprodukter. I den här artikeln kommer vi att undersöka fyra olika sätt att minska koldioxidutsläppen inom torrblandningssektorn, samtidigt som vi kopplar den till Scopes-konceptet, och få insikter från Manuel Baumann, Director Global Construction, IMCD Coatings & Construction.
1. Kolavskiljning
Koldioxidavskiljning är en samlad term för flera tekniker som, snarare än att undvika koldioxidgenerering vid cementfabriker, syftar till att förhindra att det släpps ut i atmosfären. Fokus på utsläpp inom anläggningen sätter kolavskiljning fast i Scope 1.
De flesta koldioxidutsläppen inom cementtillverkning - 60 procent totalt - sker som en biprodukt av klinkerproduktion, som kalciumkarbonat kalcineras inuti ugnen. Kolfångningsanläggningar i kombination med ugnen skulle samla upp CO2, komprimera den till en vätska och transportera den till permanent lagring under jord.
Alternativt kan uppsamlad CO2 göras användbar som ett kompletterande cementmaterial - upp till 20% av den slutliga blandningen - eller genom injektion i betong, vilket skapar en starkare slutblandning.
I teorin kan dessa tekniker helt avkarbonisera kalcinering, eller till och med göra den till och med göra det in i en kolnegativ process, fångar upp mer CO2 än vad som genereras.
”Medan det pågår projekt och stort intresse för När det gäller cementtillverkare inom koldioxidavskiljning befinner vi oss fortfarande i ett skede där befintlig teknik endast är tillämplig i pilotprojekt och verkar kommersiellt svår för utbredd användning, förklarar Baumann.
2. Alternativ och förnybar energi
Ugnen är hjärtat i cementfabriken. Det är där kalkstenen värms upp till 1 450 ºC, producerar klinkern som sedan males för att skapa cement.
Att uppnå den temperaturen absorberar 90% av all energi som förbrukas vid cementtillverkning. Det fossila bränslet som används för att driva ugnarna, liksom förkalcinerarna, ansvarar för 4 0% av alla utsläpp under cementproduktionen.
Medan cementtillverkare kan göra stegvisa förbättringar av energieffektiviteten, kommer klinkerproduktionen att förbli en energikrävande process. Att byta till alternativa bränslen, såsom biomassa, eller behandlat kommunalt avfall skulle istället direkt minska koldioxidutsläppen från förbränning av fossila bränslen. Vissa tillverkare väljer att elektrifiera ugnen, istället för att bränna bränsle på plats. Återgår till Scopes-ramverket använder detta alternativ el som anskaffats för anläggningen för att minska Scope 2-utsläppen.
”Precis som koldioxidavskiljning har de flesta tillverkare redan program för att förbättra sin energieffektivitet och för att studera möjligheten att använda alternativa bränslen”, förklarar Baumann. Det finns dock fortfarande hinder, till exempel priset på och tillgången på biomassa.
3. Klinkerreducerat cement
Ett annat försök att minska koldioxidutsläppen i cementproduktionen är att minska mängden klinker genom att använda kompletterande cementmaterial (SCM). Klinkerreduktion faller inom Scope 1, eftersom vi försöker minska koldioxidutsläppen från ugnen genom att kringgå och minska användningen av kalcinering.
SCM kan hämtas från flera källor: industriavfall, såsom masugnsslagg från järnproduktion och kolflygaska från elproduktion, eller naturligt förekommande material som pozzolaner.
Blandad cement av denna typ kan resultera i en 10-30% minskning av koldioxidavtrycket jämfört med cement typ I.
Nya typer av cement dyker upp på marknaden, som i fallet med kalkstenskalcinerad lercement (LC3). Att använda kalksten och kalcinerad lera är ett alternativ när tillgången på slagg är låg. Samtidigt använder LC3 mindre energi, vilket resulterar i en minskning av koldioxidutsläppen med upp till 40%. Detta alternativ kräver dock att tillverkarna anpassar produktionsprocessen för att inkludera en andra produktionslinje.
Med den befintliga tekniken är klinkerreduktion det mest lovande tillvägagångssättet för alla cementbaserade produkter. Övergången är dock lättare för betongverksamheten än för torrblandningsverksamheten. För sammanhanget kan det vara möjligt att sänka klinkerhalten i cement med 30 till 40% utan att kompromissa med slutproduktens hållbarhet, hållfasthet och härdningstid.
”Torrblandningsprodukter som fogmassa, kakellim eller självnivellerande föreningar har kvalitetskrav som kan äventyras av lägre klinkerinnehåll”, beskriver Baumann. ” Cement typ I som produceras med biobränsle kombinerat med sekundära råvaror kan sänka klinkerinnehållet samtidigt som det möjliggör flexibilitet i formuleringen. Men när man använder blandat cement är det en utmaning att hålla prestanda på samma nivå när det gäller hållbarhet, porositet och kloridresistens, bland andra indikatorer. Till exempel påverkar klinkersubstitution hydratiseringsprocessen, vilket kan påverka den slutliga styrkan negativt. Att uppnå rätt formulering kräver ofta omfattande omformuleringsinsatser och testning.”
4. Massbalanscertifierade råvaror
Slutligen är massbalansmetoden en beprövad strategi för att stödja ersättning av fossilbaserade råvaror med mer hållbara råvaror baserade på biomassa eller avfall.
Tack vare detta tillvägagångssätt kan tillverkare lägga till förnybara och återvunna råvaror i processen utan att ändra den befintliga produktionsmetoden och leverera en slutprodukt som inte kräver några ändringar i tillämpningen. Sådan sömlös integration kräver en exakt beräkning av insatsvaror under formuleringen.
”Återdispergerbara pulver, som vanligtvis står för en liten andel av slutprodukten, är en komponent i torrblandningsprodukter som kan dra nytta av detta tillvägagångssätt”, förklarar Manuel Baumann.
Konkreta steg för att minska koldioxidavtrycket i torrblandningsmortel
I den här artikeln undersökte vi fyra sätt att minska koldioxidavtrycket i torrblandningen sektorn, som tar sig an de miljöutmaningar som är knutna till cementproduktionen. Vi har täckt kolavskiljning, alternativ energi, klinkerreduktion och massbalansmetoden. Dessa två sista tillvägagångssätt erbjuder konkreta steg inom räckhåll för torrblandningsformulerare idag. Ändå finns det formuleringsutmaningar att ta itu med. På IMCD är vi beredda att vägleda tillverkare genom dessa hinder och främja minskade koldioxidutsläpp inom torrblandningsindustrin. Om du är intresserad av detta ämne kan du anmäla dig till vårt nyhetsbrev för att hålla dig uppdaterad om IMCD och våra framsteg inom detta område.
Om marknadsexperten
Manuel Baumann är Global Director of Construction på IMCD Coatings & Construction, och övervakar expansionen av den globala byggverksamheten och strategierna i samarbete med partners och kunder. Med en karriär som sträcker sig över ett decennium i ledande befattningar, har Manuel lång kommersiell erfarenhet inom byggsektorn och tycker om att lära sig mer genom varje kund- och huvudinteraktion.