Ścieżki redukcji emisji w procesie produkcji cementu poprzez wykorzystanie dodatków mineralnych

Jedną z kluczowych dźwigni dekarbonizacji produkcji cementu jest zmniejszenie stosunku klinkieru do cementu, ponieważ to produkcja klinkieru generuje największą emisję CO₂.

Produkcja klinkieru cementowego, będącego kluczowym składnikiem cementu, jest procesem wymagającym termicznego przetwarzania surowców. W wyniki tego rozkładu termicznego około 63% całkowitych emisji dwutlenku węgla wynika bezpośrednio z rozkładu CaCO₃. Jest to emisja procesowa, a więc niemożliwa do uniknięcia.

Aby ograniczyć ślad węglowy cementu, można zmniejszyć zawartość klinkieru w jego składzie, stosując dodatki mineralne takie jak popioły lotne, żużel wielkopiecowy czy pucolany. W ciągu ostatnich dziesięcioleci zastosowanie cementów o niskiej zawartości klinkieru nabrało tempa, a cementy o bardzo małej zawartości klinkieru są już dostępne na rynku. W Europie stosunek klinkieru do cementu w 2021 r. wyniósł 77%. Oznacza to, że średnio 23% klinkieru zastąpiono dodatkami mineralnym. Jednak wraz z dekarbonizacją sektora stalowego i energetycznego dostępność granulowanego żużla wielkopiecowego i popiołów lotnych z biegiem czasu nieuchronnie się zmniejsza. Identyfikacja nowych, odpowiednich materiałów pozwalających zmniejszyć udział klinkieru w cemencie jest zatem kluczowym priorytetem dla europejskiego sektora cementowego.

W związku z zaistniałą sytuacją dodatków mineralnych prowadzone są prace badawczo-rozwojowe koncentrujące się na poszukiwaniu alternatywnych materiałów, które mogłyby zastąpić klinkier. Wśród potencjalnych surowców alternatywnych znajdują się gliny kalcynowane, czy pyły pochodzące z recyklingu betonu, pozwalające na ponowne wykorzystanie odpadów budowlanych. Działania te nie tylko mają na celu ograniczenie emisji dwutlenku węgla związanych z produkcją klinkieru, ale także promowanie gospodarki o obiegu zamkniętym oraz zmniejszenie eksploatacji zasobów naturalnych.

Beton, będący najczęściej używanym materiałem budowlanych na świecie, ma istotny wpływ na środowisko. Głównym źródłem śladu węglowego w betonie są składniki mieszanki. Z punktu widzenia jednostkowego, to domieszki chemiczne znajdujące się w składzie betonu charakteryzują się największym śladem węglowym. Jednak ich udział ilościowy w mieszance betonowej jest na tyle niewielki, że nie mają dużego wpływu na całkowity ślad węglowy, w przeciwieństwie do cementu.

W celu ograniczenia śladu węglowego betonu, warto wykorzystywać cementy o obniżonej zawartości klinkieru (cementy z dodatkami mineralnymi), ale także optymalizować receptury betonu pod kątem jego wytrzymałości i trwałości. Odpowiednio dobrane i zastosowane domieszki chemiczne, mogą umożliwić zmniejszenie ilości używanego cementu, co może się przenieś na mniejszy całkowity ślad węglowy betonu.