Второй по популярности материал в мире нуждается в модернизации

На бетон приходится большой процент выбросов углекислого газа. Ученые работают над альтернативными вариантами,  но на пути встает бюрократическая волокита

Бетон — второй по потреблению материал на планете после воды. Прочный, дешевый и надежный, он производится повсюду и используется практически для всего. От больниц и мостов до плотин и тротуаров. Если это инфраструктурный строительный проект, вам, вероятно, понадобится бетон.

Но поскольку в мире ежегодно используется около 17 млрд. м3 этого материала (ожидается, что эта цифра будет расти по мере урбанизации больших частей Глобального Юга), на него также приходится значительная часть углеродного следа человечества. Около 8% мировых выбросов приходится на производство цемента (вяжущее вещество в бетоне является источником большей части выбросов), что более чем в два раза превышает уровень авиационных выбросов. Существует способ уменьшить воздействие этого жизненно важного строительного продукта на климат, но на этом пути встречается множество опасностей.

Чтобы понять, как сократить выбросы бетона, нам нужен небольшой урок о цементе. Портландцемент — наиболее распространенный тип, разработанный в начале 19 века, состоит преимущественно из вещества, называемого клинкером. Известняк и глина измельчаются и подаются в очень длинную вращающуюся печь, нагретую до температуры около 1450°C (2640F). Клинкер появляется на другой стороне. Эти шарики размером с мрамор затем измельчают и смешивают с такими добавками, как гипс, для получения цемента. Добавление воды и заполнителей, таких как песок и камни в итоге дает бетонную смесь. Химическая реакция внутри печи и топливо, используемое для нагрева, вместе производят основную часть углеродного загрязнения.

Выбросы цемента резко возросли по мере развития таких стран, как Китай и Индия

Годовые выбросы углекислого газа от цемента, измеряемые в тоннах

Так как же мы можем декарбонизировать продукцию, используемую в таких огромных объемах? Международная ассоциация производителей цемента и бетона (GCCA), отраслевая группа, на долю которой приходится 80% мирового объема производства цемента за пределами Китая, опубликовала дорожную карту по достижению нулевых выбросов к 2050 году. Необходимо задействовать целый ряд рычагов, таких как улавливание углерода и хранение, более эффективное использование, декарбонизация электроэнергии и новое топливо для производства клинкера.

 

Как сократить углеродные выбросы от производства цемента и бетона

На сегодняшний день наиболее доступным методом является замена части клинкера в бетонной смеси другими материалами, а именно летучей золой и измельченным доменным шлаком, которые являются отходами угольных электростанций и сталелитейного производства. Возможность заменить часть углеродоемкого клинкера на более дешевые отходы стала благом как с экологической, так и с экономической точки зрения.

Однако вы можете справедливо заметить проблему. Великобритания только что закрыла свою последнюю угольную электростанцию, а доменные печи в стране заменяются электродуговыми печами. Если мы хотим ограничить глобальное повышение температуры ниже 2°C, то остальному миру придется последовать его примеру, а это означает, что переход к зеленой экономике в конечном итоге приведет к дефициту этих материалов.

GCCA предвидел это снижение в своей дорожной карте. На данный момент запасов золы достаточно, чтобы поддерживать работу отрасли в течение некоторого времени, говорит Клод Лореа, директор по инновациям и ESG в GCCA, но в городе есть новый заменитель клинкера, который становится очень модным: обожженная глина.

Его изготавливают путем нагревания каолиновой глины или каолинита примерно до 700°C, а в сочетании с необработанным известняком и клинкером он может создать прочный цемент, который в промышленности называется LC3, с выбросами углерода на 40 % ниже. Инвестиции в расширение масштабов уже осуществляются: Heidelberg Materials AG строит завод по производству обожженной глины в Гане, а также оценивает пригодность других мест.

Стоимость является очевидной проблемой. В отличие от промышленных побочных продуктов, глина требует термической обработки. Если это будет сочетаться с улавливанием углерода для оставшегося клинкера, это наверняка будет дороже. GCCA стремится установить цену на выбросы углерода, которая должна помочь повысить конкурентоспособность таких продуктов, как LC3. Кроме того, возникают очевидные логистические проблемы, связанные с увеличением производства новой разновидности цемента. По оценкам, в 2021 году мы произвели только 45 миллионов тонн каолинита. Если бы весь производимый сегодня цемент использовал эту глину, нам нужно было бы добывать 1,6 миллиарда тонн в год.

Однако именно бюрократическая волокита может помешать широкому внедрению LC3 — или, по крайней мере, замедлить его внедрение.

Понятно, что существуют жесткие правила в отношении ресурсов, используемых в инфраструктуре. Когда материал поддерживает мосты и небоскребы, безопасность имеет первостепенное значение. Как отмечает писатель и специалист по климатическим стратегиям Майкл Барнард, только в США насчитывается около 22 000 муниципалитетов и округов, из которых, по оценкам, около 15 000 имеют свои собственные строительные нормы и правила или значительные изменения в шаблонах. Мысль о том, чтобы заставить всех их перейти на новый низкоуглеродистый материал, вызывает у меня головную боль.

Во всем мире многие строительные нормы и правила носят предписывающий характер, то есть в них перечислены допустимые ингредиенты и рецепты. Было показано, что LC3 на 10% прочнее через 90 дней по сравнению с обычным цементом, поэтому проблема более бюрократическая, чем что-либо еще. Переход правил на спецификации, основанные на характеристиках, позволит более быстрое и гибкое внедрение новых технологий без ущерба для безопасности.

В конце концов, LC3 — не единственный новый тип цемента, появившийся на рынке. Появляются и другие инновационные решения для решения данной проблемы. Некоторые экспериментируют с продуктом на основе базальта, другие ищут методы переработки или вообще ищут способы заменить клинкер.

Строительные нормы и правила должны быть обновлены сейчас, чтобы они были достаточно гибкими и применимыми к ряду существующих и новых продуктов. Если они соответствуют определенным пороговым значениям производительности, их следует разрешить

Источник: www.bloomberg.com