بازیافت سیمان به مدد فولادسازی
محققان دانشگاه کمبریج روشی را برای تولید بتن بسیار کم‌آلاینده توسعه داده‌اند که می‌تواند در انتقال به صفر خالص کربن دگرگونی‌های مهمی ایجاد کند. دانشمندان در این روش از کوره‌های قوس الکتریکی که به‌طورمعمول برای بازیافت فولاد استفاده می‌شود در بازیافت همزمان سیمان استفاده می‌کنند. صنعت سیمان از تولیدکنندگان اصلی گاز گلخانه‌ای دیاکسیدکربن است.
سیمان از اجزای بتن به‌شمار می‌رود و بتن باعث آسیب‌رسیدن به حاصلخیزترین لایه زمین یعنی خاک سطحی می‌شود. این ماده پس از آب، دومین ماده پرمصرف روی کره‌زمین و مسئول حدود 7.5درصد از کل انتشار دیاکسیدکربن حاصل از فعالیت‌های انسانی است. یافتن روشی مقرون‌به‌صرفه و مقیاس‌پذیر برای کاهش انتشار کربنی بتن در‌حالی‌که همزمان بتوان این ماده را متناسب با تقاضای جهانی تامین کرد، از بزرگ‌ترین چالش‌های کنونی کربن‌زدایی در دنیاست.
پژوهشگران دانشگاه کمریج دریافتند که سیمان استفاده‌شده جایگزین موثری برای شار آهک است. در بازیافت فولاد برای حذف ناخالصی‌ها از شار آهک استفاده می‌شود و معمولا در پایان، این آهک مصرف‌شده به محصولی زائد به‌نام سرباره تبدیل می‌شود، اما با استفاده از سیمان مصرف‌شده به‌جای آهک، محصول نهایی سیمان بازیافتی است که می‌توان از آن برای ساختن بتن جدید استفاده کرد.پژوهشگران کمبریج روش بازیافت سیمان مصرف‌شده را در گزارشی شرح داده‌اند که در نشریه تخصصی نیچر منتشر شده است. این روش جدید هیچ هزینه قابل‌توجهی به تولید بتن یا فولاد تحمیل نمی‌کند و به‌دلیل کاهش نیاز به شار آهک، انتشار گازهای گلخانه‌ای ناشی‌از تولید بتن و فولاد رابه میزان قابل توجهی کاهش می‌دهد.آزمایش‌های اخیری که شریک این پروژه، موسسه پردازش مواد در انگلستان، انجام داده است نشان می‌دهد که سیمان بازیافتی را می‌توان در مقیاس بالا در کوره قوس الکتریکی (EAF) تولید کرد. این اولین‌بار است که از این نوع کوره برای تولید سیمان استفاده می‌شود. به‌خصوص اگر کوره قوس الکتریکی از انرژی‌های تجدید‌پذیر بهره‌مند شود این روش می‌تواند سیمان با انتشار دیاکسیدکربن صفر تولید کند.
امکان کاهش انتشار کربنی در 2 صنعت مهم امروز
سه ماده ضروری فولاد، سیمان و مواد شیمیایی، نقشی کلید در دنیای امروز ایفا می‌کنند. این مواد همه جا هستند و از این رو، برای برآوردن تقاضای سیری‌ناپذیر بشر، کارخانه‌ها و پالایشگاه‌ها در سراسر جهان هر سال میلیاردها تن از این مواد را تولید می‌کنند. فولاد، سیمان و مواد شیمیایی همچنین نشان‌دهنده سه صنعت تولیدکننده بزرگی به‌شمار می‌روند که درمجموع مسئول بیش‌از یک‌چهارم انتشار دیاکسیدکربن جهانی هستند. برآورد می‌شود که این درصد در دهه‌های آینده با افزایش تقاضای جهانی افزایش یابد. تبدیل سنگ‌آهن خام به فولاد با استحکام بالا، ساخت سیمانی که بتن را به هم متصل می‌کند و شکستن مولکول‌های درشت به میلیون‌ها نوع از مواد شیمیایی، همگی فرآیندهای پیچیده چندمرحله‌ای هستند که برای انجام‌شان مقادیر زیادی از سوخت‌های فسیلی سوزانده می‌شود. سوزاندن این سوخت‌های فسیلی به نوبه خود باعث واکنش‌های شیمیایی می‌شود که دیاکسیدکربن آزاد می‌کند. در این میان، پیش‌بینی می‌شود که کربن‌زدایی ازصنایع آهن و فولاد به‌تنهایی تاسال۲۰۵۰ به 1.4تریلیون دلار سرمایه‌گذاری نیاز داشته باشد؛ اما راه‌هایی برای محدود‌کردن انتشار گازهای گلخانه‌ای، افزایش بهره‌وری و کاهش مصرف انرژی وجود دارد که روش جدید دانشمندان کمبریج می‌تواند یکی از آن راه‌ها باشد که نه‌فقط صنایع فولاد که صنایع سیمان و بتن‌سازی را هم تحت‌تاثیر قرار می‌دهد.
سیمان و رد پای کربنی بتن
بتن از ماسه، شن، آب و سیمان ساخته می‌شود. اگرچه سیمان بخش کوچکی از بتن را تشکیل می‌دهد، اما تقریبا ۹۰درصد از انتشار کربنی بتن ناشی از این ماده است. سیمان با کمک فرآیندی به‌نام کلینکرینگ ساخته می‌شود. طی این فرآیند، سنگ آهک و سایر مواد خام خرد می‌شوند و در کوره‌های بزرگ تا دمای 1450درجه سانتی‌گراد حرارت می‌بینند. این فرآیند مواد را به سیمان تبدیل می‌کند و در تبدیل دی‌کربنات سنگ آهک به آهک، مقادیر زیادی دیاکسیدکربن آزاد می‌کند. در دهه گذشته، دانشمندان بسیاری مشغول بررسی جایگزین‌های سیمان بوده‌اند و دریافته‌اند که تقریبا نیمی از سیمان در بتن را می‌توان با موادی چون خاکستر بادی جایگزین کرد، اما این جایگزین‌ها برای سفت‌شدن باید از نظر شیمیایی با نیم دیگر سیمان فعال شوند. از سوی دیگر، مسأله مقدار هم مطرح است، زیرا از نظر فیزیکی به‌اندازه‌کافی از این مواد جایگزین برای پاسخگویی به تقاضای جهانی سیمان که تقریبا چهارمیلیارد تن در سال است، وجود ندارد.فرآیند کلینکرینگ به گرما و ترکیب مناسب اکسیدها نیاز دارد که همگی در سیمان مصرف‌شده وجود دارند و فقط باید دوباره فعال شوند. این دانشمندان انگلیسی طیف وسیعی از سرباره‌ها را که آهک، آلومینا و سیلیکا به آنها اضافه شده بود، آزمایش کردند. سرباره‌ها در کوره قوس الکتریکی موسسه پردازش مواد انگلستان با فولاد مذاب، فرآوری و به سرعت سرد شدند. این آزمایش نشان داد که ترکیب کلینکر سیمان و اکسیدآهن، سرباره‌ای بسیار عالی است و اگر بتوان این سرباره را به اندازه کافی سریع خنک کرد، درنهایت می‌توان سیمان فعال‌شده را بار دیگر به‌دست‌آورد بی‌آن‌که هزینه اضافی به فرآیند فولادسازی تحمیل شود.
هدی عربشاهی - خبرنگار پیشران
پژوهشگران دانشگاه کمریج دریافتند که سیمان استفاده‌شده جایگزین موثری برای شار آهک است. در بازیافت فولاد برای حذف ناخالصی‌ها از شار آهک استفاده می‌شود و معمولا در پایان، این آهک مصرف‌شده به محصولی زائد به‌نام سرباره تبدیل می‌شود، اما با استفاده از سیمان مصرف‌شده به‌جای آهک، محصول نهایی سیمان بازیافتی است که می‌توان از آن برای ساختن بتن جدید استفاده کرد.پژوهشگران کمبریج روش بازیافت سیمان مصرف‌شده را در گزارشی شرح داده‌اند که در نشریه تخصصی نیچر منتشر شده است. این روش جدید هیچ هزینه قابل‌توجهی به تولید بتن یا فولاد تحمیل نمی‌کند و به‌دلیل کاهش نیاز به شار آهک، انتشار گازهای گلخانه‌ای ناشی‌از تولید بتن و فولاد رابه میزان قابل توجهی کاهش می‌دهد.آزمایش‌های اخیری که شریک این پروژه، موسسه پردازش مواد در انگلستان، انجام داده است نشان می‌دهد که سیمان بازیافتی را می‌توان در مقیاس بالا در کوره قوس الکتریکی (EAF) تولید کرد. این اولین‌بار است که از این نوع کوره برای تولید سیمان استفاده می‌شود. به‌خصوص اگر کوره قوس الکتریکی از انرژی‌های تجدید‌پذیر بهره‌مند شود این روش می‌تواند سیمان با انتشار دیاکسیدکربن صفر تولید کند.
امکان کاهش انتشار کربنی در 2 صنعت مهم امروز
سه ماده ضروری فولاد، سیمان و مواد شیمیایی، نقشی کلید در دنیای امروز ایفا می‌کنند. این مواد همه جا هستند و از این رو، برای برآوردن تقاضای سیری‌ناپذیر بشر، کارخانه‌ها و پالایشگاه‌ها در سراسر جهان هر سال میلیاردها تن از این مواد را تولید می‌کنند. فولاد، سیمان و مواد شیمیایی همچنین نشان‌دهنده سه صنعت تولیدکننده بزرگی به‌شمار می‌روند که درمجموع مسئول بیش‌از یک‌چهارم انتشار دیاکسیدکربن جهانی هستند. برآورد می‌شود که این درصد در دهه‌های آینده با افزایش تقاضای جهانی افزایش یابد. تبدیل سنگ‌آهن خام به فولاد با استحکام بالا، ساخت سیمانی که بتن را به هم متصل می‌کند و شکستن مولکول‌های درشت به میلیون‌ها نوع از مواد شیمیایی، همگی فرآیندهای پیچیده چندمرحله‌ای هستند که برای انجام‌شان مقادیر زیادی از سوخت‌های فسیلی سوزانده می‌شود. سوزاندن این سوخت‌های فسیلی به نوبه خود باعث واکنش‌های شیمیایی می‌شود که دیاکسیدکربن آزاد می‌کند. در این میان، پیش‌بینی می‌شود که کربن‌زدایی ازصنایع آهن و فولاد به‌تنهایی تاسال۲۰۵۰ به 1.4تریلیون دلار سرمایه‌گذاری نیاز داشته باشد؛ اما راه‌هایی برای محدود‌کردن انتشار گازهای گلخانه‌ای، افزایش بهره‌وری و کاهش مصرف انرژی وجود دارد که روش جدید دانشمندان کمبریج می‌تواند یکی از آن راه‌ها باشد که نه‌فقط صنایع فولاد که صنایع سیمان و بتن‌سازی را هم تحت‌تاثیر قرار می‌دهد.
سیمان و رد پای کربنی بتن
بتن از ماسه، شن، آب و سیمان ساخته می‌شود. اگرچه سیمان بخش کوچکی از بتن را تشکیل می‌دهد، اما تقریبا ۹۰درصد از انتشار کربنی بتن ناشی از این ماده است. سیمان با کمک فرآیندی به‌نام کلینکرینگ ساخته می‌شود. طی این فرآیند، سنگ آهک و سایر مواد خام خرد می‌شوند و در کوره‌های بزرگ تا دمای 1450درجه سانتی‌گراد حرارت می‌بینند. این فرآیند مواد را به سیمان تبدیل می‌کند و در تبدیل دی‌کربنات سنگ آهک به آهک، مقادیر زیادی دیاکسیدکربن آزاد می‌کند. در دهه گذشته، دانشمندان بسیاری مشغول بررسی جایگزین‌های سیمان بوده‌اند و دریافته‌اند که تقریبا نیمی از سیمان در بتن را می‌توان با موادی چون خاکستر بادی جایگزین کرد، اما این جایگزین‌ها برای سفت‌شدن باید از نظر شیمیایی با نیم دیگر سیمان فعال شوند. از سوی دیگر، مسأله مقدار هم مطرح است، زیرا از نظر فیزیکی به‌اندازه‌کافی از این مواد جایگزین برای پاسخگویی به تقاضای جهانی سیمان که تقریبا چهارمیلیارد تن در سال است، وجود ندارد.فرآیند کلینکرینگ به گرما و ترکیب مناسب اکسیدها نیاز دارد که همگی در سیمان مصرف‌شده وجود دارند و فقط باید دوباره فعال شوند. این دانشمندان انگلیسی طیف وسیعی از سرباره‌ها را که آهک، آلومینا و سیلیکا به آنها اضافه شده بود، آزمایش کردند. سرباره‌ها در کوره قوس الکتریکی موسسه پردازش مواد انگلستان با فولاد مذاب، فرآوری و به سرعت سرد شدند. این آزمایش نشان داد که ترکیب کلینکر سیمان و اکسیدآهن، سرباره‌ای بسیار عالی است و اگر بتوان این سرباره را به اندازه کافی سریع خنک کرد، درنهایت می‌توان سیمان فعال‌شده را بار دیگر به‌دست‌آورد بی‌آن‌که هزینه اضافی به فرآیند فولادسازی تحمیل شود.
هدی عربشاهی - خبرنگار پیشران
ضمیمه ویژه نامه
تیتر خبرها
