Beton oraz wykorzystywany do jego produkcji cement to materiały budowlane o wysokiej emisyjności w trakcie ich wytwarzania. Nic zatem dziwnego, że producenci tych materiałów poszukują rozwiązań, które umożliwią redukcję śladu węglowego jeszcze w cementowni bądź węźle betoniarskim.
Rynek tego typu produktów coraz bardziej się rozwija. W niektórych przypadkach udaje się obniżyć emisję CO2 nawet o ok. 30%. [1]

Ograniczenie emisji w czasie produkcji cementu

Głównym spoiwem w betonie jest cement, którego proces produkcji generuje 5-8% globalnej emisji gazów cieplarnianych rocznie. Światowa produkcja cementu sięga ok. 4,1 mld ton rocznie [2], co nie pozostaje bez wpływu na postępujące zmiany klimatu. W ostatnich latach celem branży cementowej jest znaczące obniżenie emisji CO2 oraz minimalizacja jego wpływu na środowisko.
Europejskie Stowarzyszenie Przemysłu Cementowego CEMBUREAU opracowało tzw. mapę drogową, która zakłada osiągnięcie neutralności klimatycznej dla całkowitego łańcucha współpracujących wartości: klinkier–cement–beton–budownictwo–karbonatyzacja, tzw. 5×C (ang. Clinker, Cement, Concrete, Construction, Carbonation). Z założenia strategia ta opiera się na:

  • poprawie efektywności energetycznej procesu produkcji,
  • stosowaniu paliw alternatywnych jako nośników energii w procesie wypalania klinkieru,
  • szerszym zastosowaniu cementów o obniżonej emisyjności (z niższą zawartością klinkieru),
  • opracowywaniu innowacyjnych rodzajów cementów,
  • optymalnym projektowaniu mieszanek betonowych,
  • rozwoju technologii wychwytywania i magazynowania lub wykorzystania CO2.

Punktem kontrolnym skuteczności podjętych działań dla branży cementowo-betonowej jest osiągnięcie do 2030 r. redukcji emisji CO2 o 40% w całym łańcuchu wartości.

Dostępne technologie wychwytywania CO2 jeszcze w samej cementowni mają doprowadzić do pełnej dekarbonizacji produkcji cementu. Instalacje typu CCS (carbon capture and storage) umożliwiające wychwytywanie i magazynowanie dwutlenku węgla powstają już w naszym kraju. Przykładowo za kilka lat jednej z cementowni w Polsce ma być uruchomiona tego typu instalacja, która umożliwi wychwytywanie i magazynowanie niemal 100% emisji dwutlenku węgla z produkcji klinkieru [3]. Oznacza to przechwycenie ponad 10 mln ton CO2 w ciągu 10 lat, co odpowiada 10% rocznej emisji w całym sektorze cementowym w Polsce.

Duże znaczenie ma także sposób pozyskiwania energii elektrycznej i cieplnej użytej w czasie produkcji, czyli np. struktury paliw wykorzystywanych w tym procesie. Na polskim rynku działają zakłady, które sięgają po energię ze źródeł odnawialnych (nawet ok. 50% energii zużywanej do funkcjonowania cementowni) oraz stosują paliwa alternatywne, co pozwala jeszcze bardziej ograniczyć emisyjność produkcji i obniżyć koszty energii.

Paliwa alternatywne

Produkcja cementu jest procesem energochłonnym, w którym stosuje się paliwa, takie jak np. węgiel, gaz, a także biomasę i paliwa alternatywne, mające bezpośredni wpływ na wielkość emisji CO2. Zastosowanie paliw alternatywnych zamiast węgla kamiennego pozwala zaoszczędzić zasoby naturalne tego surowca przy jednoczesnym wykorzystaniu energii zawartej w odpadach i ograniczeniu emisji CO2.

Unikalny charakter procesu produkcji cementu i wymagania energetyczne pozwalają na wykorzystanie źródeł energii, które nie mogą być stosowane w innych gałęziach przemysłu. Paliwem alternatywnym w przemyśle cementowym mogą być m.in. lekkie, wysokokaloryczne frakcje wysegregowane z odpadów komunalnych i przemysłowych tzw. RDF (Refuse Derived Fuel). Są to głównie zużyte opony, osady ściekowe, resztki zwierzęce, odpady olejowe, pozostałości papierowe, tworzywa sztuczne czy tekstylia. Warto tylko pamiętać, że aby wykorzystywać paliwa niekopalne m.in. z nienadających się do recyklingu odpadów, cementownia musi uzyskać pozwolenie od organów ochrony środowiska (decyzja poprzedzona jest oceną środowiskową).

Cement o obniżonej emisyjności

Emisyjność cementu jest pochodną ilości użytego do jego produkcji klinkieru. Parametrem, który wskazuje ilość zużywanego klinkieru w cemencie jest tzw. wskaźnik klinkierowy. Wpływa on na właściwości i możliwości zastosowania cementu, dlatego normy określają rodzaj i proporcje głównych składników, które mogą być wykorzystane do obniżenia zawartości klinkieru. Ustanowiona niedawno przez Europejski Komitet Normalizacyjny norma EN 197-6:2023 „Cement – Part 6: Cement with recycled building materials” wskazuje na wykorzystanie w tym celu kruszywa (drobne frakcje) z recyklingu betonu (F).

Wyniki wielu badań prowadzonych w ostatnich latach przez specjalistów przemysłu cementowego, a także naukowców zajmujących się technologią betonu, wskazują, że możliwe jest wykonanie betonów przy użyciu cementów niskoklinkierowych – charakteryzujących się często lepszymi parametrami niż ich odpowiedniki zawierające cementy wysokoklinkierowe. Są to m.in. cementy pucolanowe, szybkosprawne czy wieloskładnikowe, których ślad węglowy może być wyraźnie niższy od cementów portlandzkich (CEM I) – nawet o 40%.