چالشهای موجود در صنعت سیمان
- دکتر سجاد میرزامحمدی
- آموزش

صنعت سیمان یکی از جدیترین منابع مصرف سوخت و انتشار گازهای گلخانهای می باشد. 5 درصد از سهم انتشار گازهای گلخانهای مربوط به این صنعت بوده و جزو بزرگترین منابع صنعتی انتشار گاز دیاکسیدکربن است. به همین دلیل کاهش انتشار دیاکسیدکربن حاصل از فرآیند تولید سیمان، همیشه از موضوعات جذاب برای محققان دانشگاهها و صنعت بوده است. تلاشهای بسیاری جهت محدود کردن حجم بالای انتشار CO2 ناشی از صنعت سیمان انجام شده است. اگرچه اکثر این استراتژیها از نظر تکنیکی کارایی دارد، به دلیل موانع مختلف، سطح کاهش گاز CO2 ناشی از صنعت سیمان هنوز رضایتبخش نیست.
انباشتگی گازهای گلخانهای در جو موجب افزایش دمای جهانی (گرمایش جهانی) شده بهطوری که تهدیدی جدی برای زندگی در کره زمین میباشد. از زمان انقلاب صنعتی، در نتیجه توسعه صنعتی و احتراق سوختهای فسیلی، میزان گازهای گلخانهای موجود در جو افزایش پیدا کرده است و پیشبینی میشود در آینده با افزایش بیشتری روبهرو خواهد بود. در مقایسه با سال 1750 میلادی، غلظت دیاکسیدکربن موجود در جو، از 280 به 410 PPMV افزایش پیدا کرده است و پیشبینی میشود این روند در دهههای آینده ادامه داشته و در قرن حاضر منجر به افزایش دما تا 5.8 درجه سانتیگراد گردد. در میان گازهای گلخانهای، دیاکسیدکربن موثرترین گاز بوده و به عنوان عامل فوری پدیده گرمایش زمین شناخته میشود. بنابراین اغلب تحقیقات و تلاشها در جهت کاهش دمای جهانی، بر روی محدود کردن انتشار گاز دیاکسیدکربن از منابع مختلف آن متمرکز شده است و واحدهای صنعتی، منابع اصلی تولید گاز CO2 میباشند. در سال 2017 میلادی، مقدار 21/4 گیگاتن گاز CO2 از واحدهای صنعتی آزاد شده است (آمارهای آژانس بینالمللی انرژی) که تاثیر شگرف این واحدهای صنعتی را بر گرمایش زمین نشان میدهد. چهار صنعت شامل نیروگاه برق، تولید آهن و فولاد، ساخت سیمان و صنایع شیمی و پتروشیمی، به طور متوسط عامل 40 درصد از انتشار جهانی گاز دیاکسیدکربن میباشند و 10 کشور صنعتی جهان بهتنهایی 70 درصد از گاز دیاکسیدکربن جهان را در سال 2018 منتشر کردهاند.
حجم زیادی از انتشار گاز CO2 در بخشهای صنعتی، مربوط به احتراق مقدار انبوهی از سوخت فسیلی است. بهعنوان مثال در سال 2019 میلادی، 554/4 کادریلیون انرژی (Btu)، از منابع انرژی گوناگون در صنایع گسترده مورداستفاده قرار گرفت و پیشبینی میشود تا سال 2050 میلادی به 911 کادریلیون برسد (چشم انداز بینالمللی انرژی). علاوه بر این بسیاری از فرآیندهای تولید، مثل تولید فولاد، سیمان و محلول آمونیاک، از نظر شیمیایی گاز CO2 را بهعنوان ضایعات تولید میکنند (فهرست پیشنویس آمریکا).
در نتیجه رشد جهانی تولید سیمان، انتشار گاز دیاکسیدکربن بهسرعت افزایش پیدا کرده است. در سال 1990 میلادی تنها 576 میلیون تن گاز CO2 از طریق صنعت تولید سیمان در جهان منتشر شده و در طول 24 سال میزان انتشار به بیش از سه برابر و به مقدار 2/083 میلیارد تن رسیده است. اگر روند فعلی افزایش گاز CO2 بدون هیچ استراتژی عملی برای کاهش آن ادامه پیدا کند، پیشبینی میشود میزان انتشار CO2 از صنعت جهانی سیمان به 2/34 میلیارد تن در سال 2050 برسد.
در صنعت تولید سیمان، گاز CO2 از چهار منبع مختلف تولید میشود. بیشترین سهم انتشار (حدود 50-60 درصد) مربوط به تجزیه سنگآهک (CaCO3) برای تولید آهک (CaO) بهعنوان ماده اصلی در فرمول سیمان است. 30 تا 40 درصد CO2 از طریق احتراق سوختهای فسیلی در واحد پیش فرآیند (پیش حرارت دهنده، کلسینه کننده، کوره) و مابقی آن نتیجه مصرف برق در آسیابها و خنککنندههای هوا میباشد.