Ochrana klimatu: Cesta k nízkouhlíkovému betonu

25. 11. 2022

čas čtení 5 minut
Milostný vztah lidstva k cementu a betonu má za následek masivní emise CO2, napsal M. Mitchell Waldrop.

Nikdo neví, kdo to udělal první nebo kdy. Ale ve 2. nebo 3. století př. n. l. římští inženýři běžně drtili pálený vápenec a sopečný popel, aby vytvořili caementum: Prášek, který začal tuhnout, jakmile byl smíchán s vodou.

Ještě mokrou kaši hojně využívali jako maltu pro své cihlářské a kamenické práce. Ale také se naučili, jakou cenu má míchat s vodou pemzu, oblázky nebo střepy z hrnců: Použijte správné poměry a cement to nakonec všechno spojí do silného, ​​odolného, ​​skále podobného konglomerátu zvaného opus caementicium nebo v pozdějším termínu odvozeném z latinského slovesa znamenajícího "svádět dohromady" – concretum.

Římané používali tyto úžasné věci v celé své říši – ve viaduktech, vlnolamech, koloseích a dokonce i v chrámech, jako je Pantheon, který stále stojí v centru Říma a stále se může pochlubit největší nevyztuženou betonovou kupolí na světě.

O dvě tisíciletí později děláme v podstatě totéž, betonujeme po gigatunách silnice, mosty, výškové budovy a všechny další velké kusy moderní civilizace. Globálně ve skutečnosti lidstvo nyní používá odhadem 30 miliard metrických tun betonu ročně – více než jakéhokoli jiného materiálu kromě vody. A jak rychle se rozvíjející země, jako je Čína a Indie, pokračují ve svém desetiletí trvajícím stavebním boomu, toto číslo jen roste.

Bohužel se k našemu klimatickému problému přidala i naše dlouhá láska k betonu. Různé druhy cementu, které se nejčastěji používají k vázání dnešního betonu, inovace z 19. století známá jako portlandský cement, se vyrábějí v energeticky náročných pecích, které generují více než půl tuny oxidu uhličitého na každou tunu produktu. Vynásobte to gigatunovou globální mírou využití a ukáže se, že výroba cementu přispívá asi 8 % celkových emisí CO2.

Je pravda, že se to zdaleka neblíží podílům připisovaným dopravě nebo výrobě energie, přičemž obojí tvoří mnohem více než 20 %. Ale jak naléhavost řešení změny klimatu zvyšuje veřejnou kontrolu emisí z cementu, spolu s potenciálními vládními regulačními tlaky ve Spojených státech i v Evropě, stala se příliš velkou na to, aby byla ignorována. "Nyní se uznává, že musíme do roku 2050 snížit čisté globální emise na nulu," říká Robbie Andrew, vedoucí výzkumník z CICERO Center for International Climate Research v norském Oslu. "A betonový průmysl nechce být tím špatným, takže hledá řešení."

Velké průmyslové skupiny, jako je London Global Cement and Concrete Association a Portland Cement Association se sídlem v Illinois, nyní zveřejnily podrobné plány pro snížení těchto 8 % na nulu do roku 2050. Mnoho jejich strategií spoléhá na vznikající technologie; ještě více je otázkou rozšiřování alternativních materiálů a nedostatečně využívaných postupů, které existují po desetiletí. A vše lze pochopit z hlediska tří chemických reakcí, které charakterizují životní cyklus betonu: Kalcinace, hydratace a karbonace.

Hornina bohatá na uhličitany je rozemleta a umístěna do pece spolu s hlínou, která se spojuje s nehašeným vápnem a přispívá minerály, které nakonec pomohou betonu odolat trhlinám a povětrnostním vlivům. Konečným výsledkem je "slínek": světlé, šedavé uzlíky, které jsou rozemlety na cementový prášek.

Přibližně 40 % emisí CO2 z pece pochází z výrazu "teplo" v této rovnici a tento zlomek bylo těžké snížit. Výroba slínku vyžaduje špičkové teploty 1 450° Celsia, teplejší než roztavená láva, a provozovatelé pecí dlouho předpokládali, že jediným praktickým způsobem, jak se tam dostat, je spalovat uhlí nebo zemní plyn. Biomasa jako dřevo nehoří při dostatečné teplotě. A standardní elektrické ohřívače napájené z obnovitelných zdrojů, jako je vítr nebo slunce, získávají teplo z elektrického odporu v drátech vedoucích proud. "Nemůžete toho moc vyrobit, než se drát rozpadne," říká Andrew.

Přesto průmysl nyní začal zkoumat zcela elektrické možnosti, které mohou být poháněny obnovitelnými zdroji. Například v květnu švédská společnost SaltX Technology zabývající se zelenými technologiemi prokázala, že dokáže vyrábět slínek se svým elektrickým obloukovým kalcinerem: Patentovaným systémem podobným plazmovým hořákům, které široce používají výrobci automobilů a další výrobci pro řezání kovu. Plazmové hořáky prohánějí elektrický proud proudem inertního plynu, typicky dusíku nebo argonu, což ionizuje plyn a ohřívá jej na teploty přes 20 000 stupňů Celsia. V červnu společnost SaltX oznámila partnerství se švédským dodavatelem vápence SMA Mineral s cílem urychlit komercializaci své technologie.

A v roce 2021 německá firma HeidelbergCement prokázala, že dokáže vyrobit slínek tím, že nahradí fosilní paliva vodíkem, který hoří při více než 2000 stupních Celsia. Vodík se v současnosti vyrábí převážně ze zemního plynu. Lze jej ale vyrobit i elektrolýzou vody. Takže jak ceny čisté energie snižují a výroba velkého množství vodíku pomocí zelené elektřiny se stává pravděpodobnější, zájem cementářských společností roste.

Podrobnosti v angličtině: ZDE

1
Vytisknout
2589

Diskuse

Obsah vydání | 29. 11. 2022