Σε κάθε βήμα της διαδικασίας, η παραγωγή τσιμέντου έχει αντίκτυπο στο περιβάλλον . Σε αυτά περιλαμβάνονται τα λατομεία ασβεστόλιθου, τα οποία είναι ορατά από μεγάλες αποστάσεις και ενδέχεται να αλλοιώσουν μόνιμα το τοπικό περιβάλλον, οι εκπομπές αερίων ρύπων με τη μορφή σκόνης και αερίων, ο θόρυβος και οι κραδασμοί κατά τη λειτουργία μηχανημάτων και οι ανατινάξεις σε λατομεία.
Περιβαλλοντικές Επιπτώσεις Παραγωγής Τσιμέντου
Μεταξύ 4 και 8% των συνολικών εκπομπών CO2 παγκοσμίως προέρχεται από το σκυρόδεμα , το οποίο έχει πολύπλοκες περιβαλλοντικές επιπτώσεις που επηρεάζονται από την κατασκευή του, τις εφαρμογές του και τις άμεσες επιπτώσεις του στις υποδομές και τα κτίρια. Το τσιμέντο, το οποίο έχει τις δικές του περιβαλλοντικές και κοινωνικές επιπτώσεις, εκτός από το ότι επηρεάζει σημαντικά εκείνες του σκυροδέματος, αποτελεί σημαντικό συστατικό.
1. Εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα και κλιματική αλλαγή
Με έως και 5% όλων των εκπομπών CO2 που παράγονται από τον άνθρωπο να συμβαίνουν στον κλάδο του τσιμέντου, εκ των οποίων το 50% προέρχεται από χημικές αντιδράσεις και το 40% από την καύση καυσίμων, είναι ένας από τους δύο μεγαλύτερους παραγωγούς φυσικού αερίου στον κόσμο που οδηγούν στην κλιματική αλλαγή.
Η εκτιμώμενη παραγωγή CO2 για την παραγωγή δομικού σκυροδέματος (με περίπου 14% τσιμέντο) είναι 410 kg/m3 (ή περίπου 180 kg/τόνο σε πυκνότητα 2.3 g/cm3). αυτή η απόδοση μειώνεται στα 290 kg/m3 όταν χρησιμοποιείται 30% ιπτάμενη τέφρα αντί για τσιμέντο.
Για κάθε τόνο τσιμέντου που παράγεται, 900 kg CO2 απελευθερώνονται στην ατμόσφαιρα, αποτελώντας το 88% των εκπομπών που σχετίζονται με ένα μέσο μίγμα σκυροδέματος. Η εκπομπή CO2 από την κατασκευή του σκυροδέματος είναι ευθέως ανάλογη με την περιεκτικότητα σε τσιμέντο που χρησιμοποιείται στο μείγμα σκυροδέματος.
Όταν το ανθρακικό ασβέστιο καταστρέφεται θερμικά, παράγοντας ασβέστη και διοξείδιο του άνθρακα, η παραγωγή τσιμέντου έχει ως αποτέλεσμα εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου. Η χρήση ενέργειας κατά την παραγωγή τσιμέντου συμβάλλει επίσης σε αυτό το πρόβλημα, ειδικά όταν καίγονται ορυκτά καύσιμα .
Το γεγονός ότι το σκυρόδεμα έχει πολύ χαμηλή ενσωματωμένη ενέργεια ανά μονάδα μάζας είναι μια πτυχή του κύκλου ζωής του σκυροδέματος που αξίζει προσοχής. Αυτό οφείλεται κυρίως στη διαθεσιμότητα και τη συχνή προσβασιμότητα των συστατικών που χρησιμοποιούνται στην παραγωγή σκυροδέματος, όπως το νερό, οι ποζολάνες και τα αδρανή, σε τοπικούς πόρους.
Αντίστοιχα, η τσιμεντοβιομηχανία χρησιμοποιεί το 70% της ενσωματωμένης ενέργειας στο σκυρόδεμα, ενώ η μεταφορά χρησιμοποιεί μόνο το 7%.
Το σκυρόδεμα έχει χαμηλότερη ενσωματωμένη ενέργεια ανά μονάδα μάζας από την πλειονότητα των άλλων δομικών υλικών, εκτός από το ξύλο, με συνολική ενσωματωμένη ενέργεια 1.69 GJ/τόνο. Λόγω της τεράστιας μάζας κατασκευών από σκυρόδεμα, αυτή η σύγκριση δεν είναι πάντα άμεσα εφαρμόσιμη στη λήψη αποφάσεων.
Είναι σημαντικό να θυμάστε ότι αυτή η εκτίμηση βασίζεται σε αναλογίες μίγματος σκυροδέματος με όχι περισσότερο από 20% ιπτάμενη τέφρα. Σύμφωνα με εκτιμήσεις, η αντικατάσταση του ενός τοις εκατό του τσιμέντου με ιπτάμενη τέφρα έχει ως αποτέλεσμα τη μείωση της κατανάλωσης ενέργειας κατά 0.7%. Αυτό θα είχε ως αποτέλεσμα σημαντική εξοικονόμηση ενέργειας επειδή ορισμένα προτεινόμενα μείγματα περιέχουν έως και 80% ιπτάμενη τέφρα.
Σύμφωνα με έκθεση της Boston Consulting Group του 2022 , οι επενδύσεις στη δημιουργία πιο φιλικού προς το περιβάλλον τσιμέντου οδηγούν σε μεγαλύτερη εξοικονόμηση αερίων του θερμοκηπίου από τις επενδύσεις στην ηλεκτρική ενέργεια και την αεροπορία.
2. Επιφανειακή απορροή
Οι πλημμύρες και η σοβαρή διάβρωση του εδάφους μπορεί να προκύψουν από επιφανειακή απορροή, η οποία συμβαίνει όταν το νερό τρέχει από αδιαπέραστες επιφάνειες όπως το μη πορώδες σκυρόδεμα. Η βενζίνη, το λάδι κινητήρα, τα βαρέα μέταλλα, τα απόβλητα και άλλοι ρύποι καταλήγουν συχνά σε αστική απορροή από πεζοδρόμια, δρόμους και χώρους στάθμευσης.
Χωρίς εξασθένηση, η αδιαπέραστη κάλυψη μιας τυπικής μητροπολιτικής περιοχής μειώνει τη διήθηση των υπόγειων υδάτων και έχει ως αποτέλεσμα πέντε φορές περισσότερη απορροή από ένα τυπικό δάσος ίδιου μεγέθους.
Πολλά πρόσφατα έργα επίστρωσης έχουν αρχίσει να χρησιμοποιούν διαπερατό σκυρόδεμα, το οποίο προσφέρει κάποιο επίπεδο αυτόματης διαχείρισης των ομβρίων υδάτων, σε μια προσπάθεια να αντισταθμίσουν τις επιζήμιες συνέπειες του αδιαπέραστου σκυροδέματος.
Το σκυρόδεμα τοποθετείται προσεκτικά με προσεκτικά υπολογισμένες αναλογίες αδρανών για την παραγωγή διαπερατού σκυροδέματος, το οποίο επιτρέπει στην επιφανειακή απορροή να διαρρεύσει και να επιστρέψει στα υπόγεια ύδατα.
Τόσο οι πλημμύρες όσο και η αναπλήρωση των υπόγειων υδάτων διευκολύνεται από αυτό. Το διαπερατό σκυρόδεμα και άλλες περιοχές με διακριτική επιφάνεια μπορούν να λειτουργήσουν ως αυτόματο φίλτρο νερού εμποδίζοντας τη διέλευση ορισμένων επικίνδυνων ρύπων όπως τα λάδια και άλλες χημικές ουσίες, εάν είναι κατάλληλα κατασκευασμένα και επικαλυμμένα.
Δυστυχώς, εξακολουθούν να υπάρχουν μειονεκτήματα στη χρήση διαπερατού σκυροδέματος σε ευρεία κλίμακα. Η χαμηλότερη αντοχή του σε σύγκριση με το συμβατικό σκυρόδεμα περιορίζει τη χρήση σε περιοχές με χαμηλό φορτίο και πρέπει να εγκατασταθεί προσεκτικά για να ελαχιστοποιηθεί η ευαισθησία σε ζημιές από παγετό-απόψυξη και συσσώρευση λάσπης.
3. Αστική θερμότητα
Αυτό που είναι γνωστό ως φαινόμενο αστικής θερμικής νησίδας προκαλείται κυρίως από το σκυρόδεμα και την άσφαλτο. Ο κόσμος αναμένεται να προσθέσει 230 δισεκατομμύρια m2 (2.5 τρισεκατομμύρια ft2) κτιρίων έως το 2060, έκταση που ισοδυναμεί με το υπάρχον παγκόσμιο κτιριακό απόθεμα.
Σύμφωνα με το Τμήμα Οικονομικών και Κοινωνικών Υποθέσεων των Ηνωμένων Εθνών, το 68% του παγκόσμιου πληθυσμού προβλέπεται να ζει σε αστικές περιοχές έως το 2050. Ως αποτέλεσμα της πρόσθετης ενέργειας που χρησιμοποιούν και της ατμοσφαιρικής ρύπανσης που παράγουν, οι πλακόστρωτες επιφάνειες αποτελούν σοβαρή απειλή .
Μια περιοχή έχει πολλές ευκαιρίες για εξοικονόμηση ενέργειας. Η ζήτηση για κλιματισμό θα πρέπει ιδανικά να μειώνεται καθώς πέφτουν οι θερμοκρασίες, εξοικονομώντας ενέργεια.
Ωστόσο, μελέτες για το πώς τα ανακλαστικά πεζοδρόμια επηρεάζουν τις γύρω κατασκευές έχουν δείξει ότι η απουσία ανακλαστικού γυαλιού στα κτίρια, η ηλιακή ακτινοβολία που ανακλάται από το πεζοδρόμιο μπορεί να αυξήσει τη θερμοκρασία του κτιρίου, αυξάνοντας την ανάγκη για κλιματισμό.
Επιπλέον, οι τοπικές θερμοκρασίες και η ποιότητα του αέρα μπορεί να επηρεαστούν από τη μεταφορά θερμότητας από τα πεζοδρόμια, τα οποία καλύπτουν πόλεις. Η χρήση υλικών που απορροφούν λιγότερη ηλιακή ενέργεια, όπως πεζοδρόμια με υψηλή αλβέδο, μπορεί να περιορίσει τη ροή θερμότητας στο αστικό περιβάλλον και να ρυθμίσει το UHIE. Οι καυτές επιφάνειες θερμαίνουν τον αέρα της πόλης μέσω της μεταφοράς.
Για επιφάνειες από υλικά οδοστρώματος που χρησιμοποιούνται τώρα, τα albedo κυμαίνονται από περίπου 0.05 έως περίπου 0.35. Τα υλικά οδοστρώματος με υψηλό άλμπεδο έναρξης τείνουν να χάνουν την ανακλαστικότητα κατά τη διάρκεια μιας τυπικής υπηρεσίας ζωής, ενώ αυτά με χαμηλό αρχικό άλμπεδο μπορεί να αποκτήσουν αντανάκλαση.
Η επίδραση της θερμικής άνεσης και η ανάγκη για πρόσθετα μέτρα μετριασμού που δεν θέτουν σε κίνδυνο την υγεία και την ασφάλεια των πεζών, ιδιαίτερα κατά τη διάρκεια των κυμάτων καύσωνα, είναι πρόσθετοι παράγοντες που πρέπει να ληφθούν υπόψη. Ο «Μεσογειακός Δείκτης Εξωτερικής Άνεσης» (MOCI) υπολογίζεται ενώ
Οι άνθρωποι εκτίθενται στις καιρικές συνθήκες και στις συνθήκες θερμικής άνεσης, επομένως οι συνολικοί αστικοί σχεδιασμοί θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά την κρίση. Όταν συνδυάζεται σωστά με άλλες τεχνολογίες και τεχνικές όπως η βλάστηση, τα ανακλαστικά υλικά κ.λπ., η χρήση υλικών με υψηλή αλβέδο σε αστικά περιβάλλοντα μπορεί να έχει ευεργετικά αποτελέσματα.
4. Σκόνη σκυροδέματος
Κατά τη διάρκεια σεισμών και άλλων φυσικών καταστροφών, καθώς και κατά την καταστροφή κτιρίων, συχνά απελευθερώνεται πολύ σκόνη από σκυρόδεμα στην ατμόσφαιρα. Μετά τον μεγάλο σεισμό Hanshin, διαπιστώθηκε ότι η κύρια αιτία της σοβαρής ατμοσφαιρικής ρύπανσης ήταν η σκόνη σκυροδέματος.
5. Ραδιενεργός και Τοξική Ρύπανση
Προβλήματα υγείας μπορεί να προκύψουν από τη συμπερίληψη ορισμένων ενώσεων στο σκυρόδεμα, συμπεριλαμβανομένων τόσο των επιθυμητών όσο και των ανεπιθύμητων προσθέτων. Ανάλογα με την πηγή των πρώτων υλών που χρησιμοποιούνται, διαφορετικές συγκεντρώσεις φυσικώς απαντώμενων ραδιενεργών στοιχείων (K, U, Th και Rn) μπορεί να βρεθούν σε κατασκευές από σκυρόδεμα.
Για παράδειγμα, ορισμένες πέτρες εκπέμπουν φυσικά ραδόνιο και τα απόβλητα από παλιά ορυχεία περιείχαν πολύ Ουράνιο. Η ακούσια χρήση τοξικών ενώσεων ως αποτέλεσμα μόλυνσης από πυρηνικό ατύχημα είναι μια άλλη πιθανότητα. Ανάλογα με το τι είχε συμπεριληφθεί στο σκυρόδεμα πριν από την κατεδάφιση ή τη ρωγμή, η σκόνη από τα συντρίμμια ή το ραγισμένο σκυρόδεμα μπορεί να εγκυμονεί σημαντικούς κινδύνους για την υγεία.
Ωστόσο, δεν είναι απαραιτήτως επικίνδυνο και θα μπορούσε ακόμη και να είναι επωφελές να ενσωματωθούν τοξικές ουσίες στο σκυρόδεμα. Σε ορισμένες περιπτώσεις, η προσθήκη ορισμένων ενώσεων, συμπεριλαμβανομένων των μετάλλων, στο τσιμέντο κατά τη διάρκεια της διαδικασίας ενυδάτωσης τις ακινητοποιεί σε ασφαλή κατάσταση και αναστέλλει την απελευθέρωσή τους στο περιβάλλον.
6. Οξείδιο του αζώτου (ΟΧΙx)
Το οξείδιο του αζώτου (NOx) έχει μια σειρά αρνητικών επιπτώσεων στην ανθρώπινη υγεία και το περιβάλλον, συμπεριλαμβανομένου του όζοντος στο επίπεδο του εδάφους, της όξινης βροχής, της υπερθέρμανσης του πλανήτη, της επιδείνωσης της ποιότητας του νερού και της εξασθένησης της όρασης. Τα παιδιά και τα άτομα με πνευμονικά προβλήματα όπως το άσθμα συγκαταλέγονται στις ομάδες που επηρεάζονται και η έκθεση σε αυτές τις καταστάσεις μπορεί να βλάψει τον πνευμονικό ιστό σε άτομα που εργάζονται ή ασκούνται έξω.
7. Διοξείδιο του θείου (SO2)
Τα υψηλά επίπεδα διοξειδίου του θείου (SO2) μπορούν να βλάψουν την αναπνοή και να επιδεινώσουν τις αναπνευστικές και καρδιαγγειακές παθήσεις που υπάρχουν ήδη. Οι ασθματικοί, τα άτομα με βρογχίτιδα ή εμφύσημα, τα παιδιά και οι ηλικιωμένοι συγκαταλέγονται στους ευαίσθητους πληθυσμούς. Η κύρια αιτία της όξινης βροχής ή εναπόθεσης οξέος είναι το SO2.
8. Μονοξείδιο του άνθρακα (CO)
Μειώνοντας την ποσότητα οξυγόνου που παρέχεται στα όργανα και τους ιστούς του σώματος, το μονοξείδιο του άνθρακα (CO) μπορεί να έχει αρνητικές επιπτώσεις στην υγεία κάποιου. Μπορεί επίσης να έχει αρνητικές επιπτώσεις στο καρδιαγγειακό και νευρικό σύστημα. Το νέφος, ή το όζον στο επίπεδο του εδάφους, το οποίο μπορεί να οδηγήσει σε αναπνευστικά προβλήματα, δημιουργείται εν μέρει από το CO.
9. Καύσιμα και Πρώτες Ύλες
Ανάλογα με τις εισροές και τη διαδικασία, ένας μύλος τσιμέντου χρησιμοποιεί 3-6GJ καυσίμου για να φτιάξει έναν τόνο κλίνκερ. Τα κύρια καύσιμα που χρησιμοποιούνται από την πλειονότητα των κλιβάνων τσιμέντου σήμερα είναι ο άνθρακας, ο οπτάνθρακας πετρελαίου και, σε μικρότερο βαθμό, το φυσικό αέριο και το μαζούτ.
Εάν πληρούν αυστηρά κριτήρια, ορισμένα απόβλητα και υποπροϊόντα με ανακτήσιμη θερμογόνο δύναμη μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως καύσιμα σε κλιβάνους τσιμέντου για να αντικαταστήσουν ορισμένα από τα παραδοσιακά ορυκτά καύσιμα, όπως ο άνθρακας.
Σε μέρη πρώτων υλών όπως ο πηλός, ο σχιστόλιθος και ο ασβεστόλιθος, ορισμένα απόβλητα και υποπροϊόντα που περιέχουν ευεργετικά μέταλλα όπως ασβέστιο, πυρίτιο, αλουμίνα και σίδηρος μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως πρώτες ύλες στον κλίβανο.
Η γραμμή μεταξύ εναλλακτικών καυσίμων και πρώτων υλών δεν είναι πάντα σαφής, επειδή ορισμένα υλικά έχουν τόσο πολύτιμη περιεκτικότητα σε ορυκτά όσο και ανακτήσιμη θερμογόνο δύναμη.
Για παράδειγμα, η ιλύς λυμάτων καίγεται για να παράγει ορυκτά που περιέχουν τέφρα τα οποία είναι ευεργετικά στη μήτρα κλίνκερ παρά το γεγονός ότι έχουν χαμηλή αλλά σημαντική θερμογόνο δύναμη.
Περιβαλλοντικές Επιπτώσεις της Παραγωγής Τσιμέντου – Συχνές Ερωτήσεις
Τι ρύπανση προκαλούν οι τσιμεντοβιομηχανίες;
Πόσο CO2 παράγεται από την παραγωγή τσιμέντου;
Πώς η παραγωγή τσιμέντου προκαλεί την κλιματική αλλαγή;
Ποιες είναι οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις του σκυροδέματος;
Συμπέρασμα
Από ό,τι είδαμε σε αυτό το άρθρο, γνωρίζουμε ότι αν και η παραγωγή τσιμέντου είναι απαραίτητο συστατικό για την ανάπτυξη της κοινωνίας, είναι επιβλαβή για το περιβάλλον μας. Αυτό απαιτεί σημαντική πρόοδο μακριά από το τσιμέντο σε άλλες βιώσιμες και φιλικές προς το περιβάλλον εναλλακτικές λύσεις για την κατασκευή κτιρίων.