Πηγή Εικόνας: Pixabay - Michae lGaidaΤης Εριφύλης Δρίβα
Το σκυρόδεμα είναι το πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο τεχνητό υλικό που υπάρχει και είναι ο δεύτερος πόρος, μόνο μετά το νερό, με τη μεγαλύτερη κατανάλωση στον πλανήτη.
Σε ό,τι αφορά το περιβαλλοντικό αποτύπωμα, αν η βιομηχανία τσιμέντου ήταν χώρα, θα ήταν ο τρίτος μεγαλύτερος παραγωγός διοξειδίου του άνθρακα στον κόσμο με περίπου 2,8 εκατ. τόνους, πίσω μόνο από την Κίνα και τις ΗΠΑ, όπως διαπιστώνει δημοσιογράφος του BBC.
Με παραγωγή που ξεπερνά τα 4 δισ. τόνους τον χρόνο, το τσιμέντο ευθύνεται για το περίπου 8% των παγκόσμιων εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα και είναι το στοιχείο – κλειδί στην παραγωγή σκυροδέματος, του πιο ευρέως χρησιμοποιούμενου υλικού στον κόσμο που έχει φτιάξει ο άνθρωπος. Για παράδειγμα, περίπου μισός τόνος σκυροδέματος παράγεται κάθε χρόνο παγκοσμίως, αρκετός για να χτιστούν 11.000 Empire State Βuildings.
Άραγε τι μπορεί να γίνει όταν μιλάμε για τόσο τεράστια νούμερα;
Για την παραγωγή τσιμέντου, μπαίνουν σε φούρνους με θερμοκρασίες που φτάνουν τους 1.450 βαθμούς Κελσίου ασβεστόλιθος, πηλός και άμμος. Στη συνέχεια σχηματίζεται το κλίνκερ που αναμιγνύεται με άλλα υλικά. Το τσιμέντο αντιστοιχεί περίπου στο 10% του μίγματος σκυροδέματος. Τα άλλα βασικά συστατικά είναι η άμμος, το χαλίκι και το νερό. Στην παραγωγή τσιμέντου, υπάρχουν δύο κύριες διεργασίες που έχουν ως αποτέλεσμα εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα. Σύμφωνα με άρθρο του Ρόμπι Άντριου, η πρώτη είναι η χημική αντίδραση που εμπλέκεται στην παραγωγή του κύριου συστατικού τσιμέντου, του κλίνκερ και η δεύτερη πηγή εκπομπών είναι η χρήση ορυκτών καυσίμων για την παραγωγή της σημαντικής ενέργειας που απαιτείται για τη θέρμανση των πρώτων υλών σε πολύ πάνω από 1.000°C.
Με άλλα λόγια, κατά την παραγωγή σκυροδέματος, καταναλώνονται μεγάλες ποσότητες καυσίμου από μη ανανεώσιμες πηγές και εκπέμπονται διάφορα ρυπογόνα αέρια, συμπεριλαμβανομένου του μονοξειδίου του άνθρακα και του διοξειδίου. Σύμφωνα με σχετική μελέτη που επικαλείται το archdaily.com «η χημική αντίδραση πύρωσης είναι υπεύθυνη για περίπου το 52% των εκπομπών CO2 στη διαδικασία κατασκευής κλίνκερ, ενώ η κατανάλωση ενέργειας αντιπροσωπεύει το υπόλοιπο. (…) Λαμβάνοντας υπόψη την κατανάλωση ενέργειας, για κάθε 1.000 kg κλίνκερ που κατασκευάζεται, παράγονται κατά μέσο όρο περίπου 815 kg CO2 κατά τη διαδικασία κατασκευής κλίνκερ».
Τα καλά νέα ότι είναι η δυνατή η μείωση μέρους του αντίκτυπου που έχει η παραγωγή τσιμέντου.
Αν μιλάμε για την παραγωγή του κλίνκερ κατά την οποία εκπέμπεται και ο μεγαλύτερος όγκος αερίων, η αντικατάσταση με άλλα υλικά θα μπορούσε να κάνει τη διαφορά.
Τα αποκαλούμενα συμπληρωματικά υλικά τσιμέντου (SCMs) είναι γενικά τα υποπροϊόντα από άλλες βιομηχανίες, όπως, μεταξύ άλλων, της παραγωγής χάλυβα και χαλκού, τέφρα και συνθετικός γύψος από ηλεκτρικές επιχειρήσεις κοινής ωφελείας. Με την αντικατάσταση μέρους του κλίνκερ με αυτά τα υλικά, το σκυρόδεμα αποκτά νέα χαρακτηριστικά, τα οποία ίσως είναι επιθυμητά σε κάποιες περιπτώσεις, αλλά κυρίως δείχνουν μία αξιοσημείωτη ικανότητα μείωσης των εκπομπών CO2.
Άλλη πιθανότητα είναι η ηφαιστειακή τέφρα, μία εναλλακτική του τσιμέντου που είναι γνωστή εδώ και χιλιάδες χρόνια και επέτρεψε στους αρχαίους Έλληνες και τους Ρωμαίους να αναγείρουν κτίρια τόσο ανθεκτικά που έμειναν στην αιωνιότητα. Θερμαίνοντας ασβέστη και ηφαιστειακή τέφρα στους περίπου 900 βαθμούς Κελσίου και αναμιγνύοντας μετά με θαλασσινό νερό, μπορεί να σχηματιστεί ένα εξαιρετικά δυνατό και σταθερό υλικό.
Οι καινοτομίες μπορούν να πάνε και πιο μακριά.
Η CarbonCure, για παράδειγμα, αναζητά τρόπους μείωσης των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα με έναν πολύ διαφορετικό τρόπο. Η καναδική startup έχει αναπτύξει μια διαδικασία που ονομάζεται Μεταλλοποίηση του CO2, η οποία προβλέπει την έγχυση διοξειδίου του άνθρακα στο μίγμα σκυροδέματος και την αντίδραση με ιόντα ασβεστίου στο τσιμέντο για να σχηματιστεί ένα νανοορυκτό, το ανθρακικό ασβέστιο, το οποίο είναι ενσωματωμένο στο σκυρόδεμα και το κάνει πιο ανθεκτικό.
Η Solidia πατεντάρισε και έθεσε σε εμπορική διάθεση την παραγωγή ενός τσιμέντου χαμηλής περιεκτικότητας σε ασβεστόλιθο που αυξάνει την αντοχή του μέσω της έκθεσης σε CO2 αντί για νερό. Το Solidia Cement® κατασκευάζεται χρησιμοποιώντας τις ίδιες πρώτες ύλες και εξοπλισμό με το τσιμέντο Portland. Ωστόσο, επιτυγχάνει σημαντικές μειώσεις CO2 και λόγω των χαμηλότερων θερμοκρασιών παραγωγής.
Αυτό μεταφράζεται σε μείωση κατά 30% των εκπομπών CO2. Το Solidia Concrete™ παράγεται όταν το τσιμέντο Solidia αναμιγνύεται με αδρανή και σκληραίνει (μεταλλεύεται) όταν εκτίθεται σε CO2 παρουσία περιορισμένης υγρασίας. Σε αυτή την αντίδραση, το CO2 καταναλώνεται μόνιμα ενώ παράγονται στερεά και ανθεκτικά προϊόντα σκυροδέματος. Κάθε τόνος τσιμέντου Solidia που χρησιμοποιείται σε προκατασκευασμένα προϊόντα σκυροδέματος καταναλώνει μόνιμα τουλάχιστον 0,2 τόνους CO2—περίπου το 20% των εκπομπών. Αυτή η κατανάλωση CO2 προστίθεται στη μείωση των εκπομπών κατά 30% που επιτυγχάνεται κατά την παραγωγή του.
Η BioMason, startup από τη Βόρεια Καρολίνα, έχει μια ξεχωριστή προσέγγιση στο ζήτημα καθώς παράγει σκυρόδεμα χωρίς τσιμέντο ή εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα. Χρησιμοποιεί βιοτσιμέντο χρησιμοποιείται για την ένωση άμμου με χαλίκι. Με την ενσωμάτωση ανακυκλωμένα αδρανή με ζωντανά μικρόβια βακίλλων, ενεργοποιεί τον συνδυασμό άνθρακα και ασβεστίου για τη δημιουργία κρυστάλλων ασβεστόλιθου, χωρίς την ανάγκη θέρμανσης. Ενώ το παραδοσιακό σκυρόδεμα μπορεί να διαρκέσει έως και 28 ημέρες, το Biomason biocement® φτάνει την τελική του αντοχή σε λιγότερο από 72 ώρες ανάπτυξης. Το τελικό υλικό αποτελείται από περίπου 85% γρανίτη από ανακυκλωμένες πηγές και 15% βιολογικά καλλιεργημένο ασβεστόλιθο.
Μηχανικοί από το Πανεπιστήμιου του Λάνκαστερ στη Βρετανία μελετούν με την Cellucomp Ltd UK την επίδραση από την πρόσθεση «νανοαιμοπεταλίων» που προέρχονται από ίνες ριζών για τη βελτίωση των μιγμάτων σκυροδέματος. Έρευνες έχουν δείξει ότι τα σύνθετα φυτικά σκυροδέματα, κατασκευασμένα από λαχανικά όπως τα τεύτλα ή τα καρότα, έχουν δομικά και περιβαλλοντικά ανώτερη απόδοση σε σχέση με όλα τα εμπορικά διαθέσιμα πρόσθετα σκυροδέματος όπως το γραφένιο και οι νανοσωλήνες άνθρακα με πολύ χαμηλότερο κόστος. Η δυνατότητα των φυτικών σύνθετων σκυροδέματος έγκειται στην ικανότητα των «νανοαιμοπεταλίων» να αυξάνουν την ποσότητα του ένυδρου πυριτικού ασβεστίου στα μείγματα σκυροδέματος, την κύρια ουσία που ελέγχει τη δομική απόδοση. Η έμμεση επίδραση σημαίνει ότι θα χρειαστούν μικρότερες ποσότητες σκυροδέματος για την κατασκευή. Οι νανοπλάκες μπορούν να βελτιώσουν την ποιότητα των προϊόντων μειώνοντας τον αριθμό των ρωγμών που εμφανίζονται στο σκυρόδεμα, βοηθώντας στην πρόληψη της διάβρωσης και παρατείνοντας τη διάρκεια ζωής του υλικού.
Υπάρχουν πολλά άλλα παραδείγματα εταιρειών που αναζητούν λύσεις για τη μείωση των εκπομπών στην παραγωγή τσιμέντου και σκυροδέματος, και αυτό αναδεικνύεται σε άρθρο του Ασκάντ Ράθι όπου καλύπτει τα περισσότερα από αυτά, με πολύτιμες πληροφορίες για το θέμα.
Η κλιματική κρίση απαιτεί επείγουσες λύσεις και να αρχίσει, σταδιακά, η κατασκευαστική βιομηχανία να δέχεται εναλλακτικά υλικά που μπορούν να συνεισφέρουν στην αλλαγή. Το τσιμέντο και το σκυρόδεμα έχουν τεράστια σημασία και υπάρχουν τρόποι να μετατρέψουν τις αρνητικές τους επιπτώσεις σε κάτι πιο θετικό για το περιβάλλον. Ωστόσο, το άρθρο δείχνει ότι το να γίνει το σκυρόδεμα λιγότερο ρυπογόνο υλικό είναι ιδιαίτερα περίπλοκη αποστολή που απαιτεί πολλούς πόρους και χρόνο για έρευνα. Αξίζει να αναρωτηθούμε εάν, στο μέλλον, το σκυρόδεμα θα πρέπει να παραμείνει το κύριο υλικό στον κατασκευαστικό κλάδο ή εάν είναι δυνατόν να σκεφτούμε την αντικατάσταση ή την ανάμειξή του με άλλα υλικά που είναι εγγενώς λιγότερο ρυπογόνα.
