„Zielony ład” to długotrwała europejska strategia, której celem jest osiągnięcie pełnej neutralności klimatycznej do 2050 r. Jaka jest przyszłość producentów cementu i betonu w związku z realizacją założeń tego programu?
Jednym z priorytetów długofalowej strategii unijnej „Zielony Ład” (European Green Deal), dotyczącej głębokiej przebudowy społeczeństw i gospodarek państw członkowskich, jest osiągnięcie pełnej neutralności klimatycznej do 2050 r., z pierwszym sprawdzeniem stanu zaawansowania w roku 2030. Czy to osiągalne, czy tylko wizja? Otóż sukces tego wielkiego, projektu jest realny, pod warunkiem że w docelowym horyzoncie czasowym – po pierwsze – źródła energii z paliw kopalnych zostaną w całości zastąpione energią czystą, pozyskiwaną głównie z wodoru, a także ze źródeł odnawialnych (fotowoltaika, napęd generatorów prądu naporem naturalnego wiatru czy wody, geotermia); po drugie – zostaną dopracowane i upowszechnione technologie CCS (Carbon Capture and Storage), pozwalające skutecznie wyłapywać i składować CO2, i technologie CCU (Carbon Capture and Usage), wykorzystujące na szeroka skalę CO2 do wytwarzania produktów, np. paliw samochodowych i lotniczych na bazie metanolu; po trzecie – dokona się transformacji lokalnych modeli biznesowych członków UE, ich baz surowcowo-energetycznych czy gospodarek odpadami, z szerokim wykorzystaniem rozwiązań innowacyjnych, niskoemisyjnych, bezodpadowych, czyli przyjaznych środowisku.
Fot. Pompa mieszanki betonowej z rurociągiem na podwoziu ciężarówki. Transport technologiczny to źródło największych emisji pośrednich w skali branży betonu towarowego
Zobacz:
Postęp we wszystkich dziedzinach aktywności pozostanie oceniany przez miernik śladu węglowego (Carbon Footprint), w przypadku przemysłu przeliczany na jednostkę produktu w ujęciu jego cyklu życia (Life Cycle – LC), przykładowo: kg CO2/m3 betonu.
Zakłada się również, że rozwój cywilizacji nie obejdzie się bez betonu, który jest i pozostanie podstawowym materiałem budowlanym, wytwarzanym w skali masowej na całym świecie. I tylko zapotrzebowanie wody wyprzedza beton pod względem ilościowym. Europejski popyt na beton to obecnie 260 mln m3 rocznie. Rok temu polski rynek budowlany zagospodarował w deskowaniach 26,2 mln m3 mieszanki betonowej, gdy tymczasem w początkach stulecia wielkość ta nie sięgała nawet 8 mln m3. Idąc tym tropem, czy wolno przypuszczać, że 2040 r. przyniesie potrojenie podanej wielkości?
Fot. stock.adobe / Atlantis
Z końcem ubiegłego roku Europejskie Stowarzyszenie Przemysłu Cementowego (CEMBUREAU) wyodrębniło pakiet dla branży cementowo-betonowej, na nowo definiując potrzeby i zadania producenta, z ich rozszerzeniem na etap wznoszenia konstrukcji betonowej, jej użytkowania i selektywnej rozbiórki. Koncepcja obejmuje łańcuch wartości: klinkier – cement – beton – konstrukcja – karbonatyzacja.
Czytaj:
- Domieszki do betonu – kompatybilność z cementem i innymi domieszkami
- Górażdże Beton z certyfikatem Concrete Sustainability Council
Ogniwo klinkier: tu najtrudniej będzie ograniczyć emisje procesowe, gdyż obecnie efektywność chemicznej reakcji kalcynacji, przy jednoczesnej minimalizacji ilości gazów wydalanych, sięga granic możliwości. Dlatego szans na obniżenie emisji przy produkcji klinkieru zamierza się poszukiwać w coraz szerszym zastosowaniu surowców zdekarbonizowanych, jak np. zaprawa cementowa z recyklingu, granulowany żużel wielkopiecowy, wapno odpadowe. Natomiast redukcję spalin opałowych miałaby zapewnić lepsza gospodarka paliwami alternatywnymi. W obszarze cement widzi się możliwości sukcesywnego obniżenia emisyjności m.in. przez wdrożenie nowych rodzajów klinkierów cementowych (np. SAC, FAC), poprawę sprawności cieplnej wypału, prekalcynację, wychwytywanie i magazynowanie CO2.
Już obecnie w kilku krajach europejskich prowadzone są intensywne prace naukowe nad rozwiązaniami dla przyszłości, np. w ramach projektu CEM- Zero bada się szanse wykorzystania energii elektrycznej do ogrzewania pieców cementowych; w ramach projektu SOLCEMENT opracowuje się zintegrowany system skoncentrowanego promieniowania słonecznego dla rozkładu kamienia wapiennego CaCO3 do CaO; projekt Recode ma dać odpowiedź na pytanie, jak wykorzystać CO2 ze spalin obrotowego pieca cementowego do wytwarzania kwaśnych dodatków do betonu i lokowania w nim nanocząstek CaCO3 w charakterze wypełniacza. To już nie są przewidywania z gatunku science fiction, to koncepcje bardzo konkretne, realistyczne, z dużym prawdopodobieństwem powodzenia.
Rys. Trzyobiegowy cykl życia betonu, od chwili zmieszania składników po rozpad naturalny (nie uwzględnia fazy demontażu i ponownego wykorzystania całych elementów betonowych)
Jeżeli chodzi o ogniwo beton, to wiadomo, że największe, pośrednie emisje szkodliwych gazów wiążą się z transportem mieszanki betonowej z wytwórni na plac budowy i jej aplikacją pompami za deskowania. Rozwiązaniem na przyszłość mają być ciężarówki z silnikiem elektrycznym lub napędzane wodorem. Poza tym pomóc miałaby tutaj powszechna digitalizacja procesu, począwszy od projektu składu mieszanki betonowej (dobór najwłaściwszego uziarnienia kruszyw, optymalne dozowanie domieszek chemicznych nowej generacji), poprzez mieszanie składników, odstawę zoptymalizowaną trasą, po zabudowę ściśle określonej objętości, ograniczonej szalunkami. Normalizacja i rynek budowlany powinny zaakceptować wydłużony czas wiązania betonu. Zamierza się także uruchamiać 50-procentowe rezerwy, zastępując wodę dwutlenkiem węgla w procesie pielęgnacji betonu, zawłaszcza podczas produkcji prefabrykatów.
Zobacz:
Ciężka prefabrykacja betonowa w Polsce – wartość rynku sięgnie 3,5 mld zł
Beton towarowy w Polsce – sytuacja producentów w 2020 roku
Budownictwo nadal ma być regulatorem zrównoważonego rozwoju, traktując na równi potrzeby i korzyści społeczne, środowiskowe oraz ekonomiczne. Tu beton dobrze się wpisuje w oczekiwania. Jest tworzywem powszechnie znanym, stosowanym, uniwersalnym, wyróżnia się ponad 100-letnią trwałością w konstrukcji, jest dalece odporny na ogień. Jego cykl życia (LC), jak rzadko którego innego materiału, obejmuje co najmniej trzy obiegi (rys.). I z tych względów beton mógłby odgrywać rolę odnośnika w całym łańcuchu wartości, ma bowiem w miarę zdefiniowaną zarówno technologiczną przeszłość, jak i przyszłość.
Ze względu na swoją masę termiczną beton stanowi doskonały akumulator, pozwalający zaoszczędzić 25-50% energii potrzebnej do pozyskania ciepła lub chłodu. To czyni go atrakcyjnym dla budownictwa obiektów energooszczędnych, plusenergetycznych, pasywnych, dla użytkowników prosumentów. Ponadto się szacuje, że obiekty kubaturowe o tych samych parametrach konstrukcyjnych budowane będą z mniejszym udziałem betonu o 5-10% w 2030 r. i o 10-30% w 2050 r. Liczy się także na rozpropagowanie metod projektowania, uwzględniających możliwość przebudowy i demontażu betonowych części z konstrukcji (rozbiórka całych elementów, ich katalogowanie i magazynowanie, a następnie ponowne wykorzystanie), z zaangażowaniem rozwiniętych i upowszechnionych software’ów na miarę np. BIM.
Korzyść powinna też przynieść promocja ścisłej współpracy architektów, władz lokalnych i inżynierów dla osiągnięcia szczytowej efektywności energetycznej nowo budowanych obiektów betonowych, opierając się na regułach gospodarki obiegu zamkniętego – GOZ (samowystarczalność pod względem zapotrzebowania na energię elektryczną i cieplną).
Uzasadnione nadzieje wiąże się z rekarbonatyzacją. Beton jako taki samodzielnie pochłania niewielkie ilości dwutlenku węgla z atmosfery. Można ten efekt poprawić, wprowadzając do jego składu sorbenty, katalizatory reakcji, akceleratory itp.
Tabl. Mapa drogowa redukowania emisji CO2, opracowana przez CEMBUREAU dla sektora cementowo-betonowego w Europie
W Europie wytwarza się corocznie ok. 200 mln ton odpadów budowlanych. Wystarczy wyselekcjonować gruz mineralny. Kruszywo powstałe z rozkruszenia betonu rozbiórkowego, ze względu na rozbudowaną powierzchnię właściwą, ma wyraźnie zwiększoną chłonność CO2, zwłaszcza po podgrzaniu (projekt Fastcarb), podobnie niektóre minerały naturalne, jak np. oliwin czy bazalt.
Program redukcji dwutlenku węgla w przeliczeniu na tonę cementu, w ujęciu łańcucha wartości: klinkier – cement – beton – konstrukcja – karbonatyzacja, z perspektywą lat 2030 i 2050, przedstawiono w tablicy. Za punkt wyjścia oceny i prognoz uznano rok 1990, ponieważ takie uzgodnienie zapadło na światowej
konferencji klimatycznej w Kioto (Kyoto Protocol, 1997).
Jak widać, mimo że dziś trudno to sobie wyobrazić, emisja w obszarze klinkier w przedziale lat 2030–2050 ma się zmniejszyć ponad 2,5-krotnie, w obszarze cement – ponad 3-krotnie, a w obszarze beton, gdzie możliwości manewru są skromne i zależą głównie od czynników zewnętrznych – też nieco ponad 2-krotnie. Widać także, że intensyfikacja działań nastąpi w trzeciej i czwartej dekadzie bieżącego stulecia. A zatem już się rozpoczęła, już trwa…
dr inż. Zdzisław B. Kohutek
Stowarzyszenie Producentów Betonu Towarowego w Polsce
kohutek@spbt.pl
Polecamy: Produkty budowlane
