В статье представлена информация об угрозе выбросов диоксида углерода в окружающую среду при производстве цемента, а также о необходимости международной стандартизации для наибольшего соответствия данных и для наилучшего расчета показателей предельно допустимых выбросов в атмосферу.
Ключевые слова: выбросы углекислого газа, бетон, карбонизация при производстве бетона, строительство, международные стандарты, технологии производства цемента.
С развитием технологий в строительстве люди стали всё чаще задумываться о возможных негативных последствиях для окружающей среды. Бетон, в частности портландцемент, является одним из самых известных материалов для строительства благодаря достаточно низкой стоимости и простоте в использовании [4, c.43]. Главной составляющей бетона является цемент, который и представляет собой главную угрозу выброса парниковых газов [5, с.77].
Отечественная технология производства представляет собой производство цемента «мокрым способом», в которой первообразный материал, называемый шламом, является субстанцией с содержанием влаги до 40 процентов [3, c.59]. Далее происходит несколько основных этапов: корректировка, обжиг, добавление гипса и других добавок и помол. Стоит отметить, что при данном способе производства для стадии обжига требуется большее количество топлива, чем при «сухом способе». Происходит испарение воды из шлама, протекают процессы дегидратации и декарбонизации (выброс CO 2 ) [1, c.308].
Выбросы двуокиси углерода от цементной промышленности по последним данным составляют до 8 % мировых выбросов данного газа, что стоит наряду с выбросами от тепловых электростанций и представляет собой реальную угрозу для экологии.
Всемирный деловой совет по устойчивому развитию прогнозирует увеличение производства цемента на 12–23 % к 2050 году. Наша потребность в цементе, вместе с огромным количеством выбрасываемых загрязняющих веществ и энергии, необходимой для его производства, делают его жизненно важным элементом в поисках по сокращению выбросов [8, c.42].
В зарубежных странах Европы в строительной отрасли основным методом измерения воздействия бетона на окружающую среду является EPD, рассчитанная с использованием LCA (анализ жизненного цикла). По сути, EPD — это по определению «экологическая декларация продуктов, в которых представлена количественная экологическая информация о жизненном цикле продукта, позволяющая проводить сравнения продуктов, выполняющих одну и ту же функцию» (ISO14025, 2006) [2, c.27]. В EPD, составленных в соответствии с EN 15804: 2012, экологические проблемы разделяются на ключевые категории: потенциал глобального потепления (GWP), потенциал разрушения озонового слоя (ODP), подкисление почвы и воды (AP), потенциал эвтрофикации (EP), потенциал образования тропосферного озона, фотохимического характера, окислители (POCP), потенциал абиотического истощения для неископаемых ресурсов (ADPM) и для ископаемых ресурсов (ADPE) [7, c.84].
При сравнении EPD цемента возникают две основные проблемы. Во-первых, это отсутствие международной стандартизации, которое создает несоответствия в данных. Во-вторых, это отсутствие гомогенизации и прозрачности между тем, как проводятся LCA, и тем, как устанавливаются правила категорий продуктов (PCR). Что касается первой проблемы, поскольку европейские стандарты широко приняты и распространены в странах Европы, сравнение цементных смесей между ними относительно просто. Однако такая же стандартизация не применяется за пределами Европы, что затрудняет сравнение смесей в разных регионах. В США цементные смеси соответствуют стандарту ASTM C150 / C150M-20, а также делятся на пять категорий (ASTM C150 / C150M, 2020), от типа I до типа V.
В отличие от европейских стандартов, система ASTM разделяет смеси по назначению. Например, тип I — это обычная смесь портландцемента, а тип II — смесь, которая имеет умеренную сульфатостойкость.
Другие страны имеют свои собственные программы для своих цементных смесей, что является веским аргументом в пользу необходимости международной стандартизации. Единое наименование цементных смесей было бы полезно для того, чтобы иметь четкий механизм сравнения, в котором могут быть реализованы такие системы, как EPD. Сопоставимые на международном уровне EPD могут быть использованы для установления контрольных показателей выбросов загрязняющих веществ в результате производства в различных географических регионах. Другой проблемой является отсутствие гомогенизации между тем, как выполняются LCA, и тем, как устанавливаются PCR. Усилия по стандартизации не координировались на международном уровне, что привело к дублированию PCR в пределах одних и тех же групп. Это затрудняет сравнение строительных материалов в разных географических регионах и лишает производителей и исследователей глобального охвата экологического состояния отрасли [3, c.60].
Литература:
- Василенко О. Н. Новые технологии производства цемента в сохранении экологической безопасности района // Белгородский государственный технологический университет им. В. Г. Шухова. 2015. С. 308–312.
- Дианов А. Передовая технология производства цемента // Вестник актуальных прогнозов. Россия: третье тысячелетие. 2012. № 28.
- Качимов Д. Д. Внедрение новых технологий в производстве цемента // Наука и технологии: актуальные вопросы, достижения и инновации. 2020. с. 59–62.
- Классен В. К. Технология и оптимизация производства цемента // Учебное пособие. 2012. С. 307.
- Петрова К. А., Сегаев И. Н. Технология производства самого востребованного строительного материала — цемента // Аллея науки. 2018. № 5 (21). С. 75–79.
- Попов А. Е. Модернизация технологии производство цемента // Россия молодая. 2019. С. 48–52.
- Потапова Е. Н., Гусева Т. В., Тихонова И. О. Модернизация производства цемента на основе наилучших доступных технологий // Современные инженерные проблемы ключевых отраслей промышленности. 2019. С. 83–87.
- Сhokhonelidze A., Lempogo F., Brown-Acquaye W. Analysis of cement production process and review of control strategies and methods // Интернет-журнал науковедение. 2014. № 5(24). С. 45.
