يمكن لعملية الأسمنت الخالية من الكربون أن تقلل الانبعاثات الناتجة عن البناء

يمكن لتقنية جديدة إنتاج الأسمنت باستخدام نفايات المباني المهدمة، والتي يقول الباحثون إنها يمكن أن توفر مليارات الأطنان من الكربون بحلول عام 2050.

يقول جوليان ألوود من جامعة كامبريدج: “لقد أثبتنا بالتأكيد أنه يمكن إعادة تدوير الأسمنت وتحويله إلى أسمنت”. “نحن في طريقنا لإنتاج الأسمنت بدون انبعاثات، وهو أمر مذهل.”

إن إنتاج الأسمنت أمر ملوث للغاية – فهو مسؤول عن 7.5 في المائة من إجمالي انبعاثات الغازات الدفيئة – ولكن حتى الآن لم تكن هناك طريقة معروفة لإنتاجه على نطاق واسع دون التأثير على المناخ.

ويتطلب تصنيع الأسمنت مادة “الكلنكر”، والتي يتم تصنيعها عن طريق تسخين مزيج من المواد الخام، بما في ذلك الحجر الجيري والطين، إلى 1450 درجة مئوية (2650 درجة فهرنهايت). تؤدي كل من متطلبات الحرارة والتفاعلات الكيميائية المستخدمة في صنع الكلنكر إلى انبعاثات الكربون، ويمثل إنتاج الكلنكر 90 في المائة من إجمالي البصمة الكربونية للأسمنت.

وقد طور ألوود وزملاؤه عملية بديلة لتصنيع الكلنكر، والتي تتضمن إعادة استخدام عجينة الأسمنت من المباني المهدمة. يحتوي هذا المعجون على تركيبة كيميائية مماثلة لتدفق الجير، وهي مادة تستخدم لإزالة الشوائب من الفولاذ المعاد تدويره.

عندما يذوب الفولاذ، يشكل التدفق الناتج من الأسمنت القديم خبثًا يطفو على الجزء العلوي من الفولاذ المعاد تدويره. وبمجرد طحنه إلى مسحوق، يصبح الخبث مطابقًا للكلنكر. ويمكن بعد ذلك استخدامه لصنع الأسمنت البورتلاندي، وهو الشكل الأكثر شيوعًا للأسمنت.

إذا تم إنتاج الفولاذ والأسمنت المعاد تدويره باستخدام فرن كهربائي، مدعوم بالطاقة المتجددة أو النووية، فإن العملية تكون خالية تمامًا من الانبعاثات. يقول ألوود: “الفكرة بسيطة حقًا”.

وقد أثبتت التجارب المعملية نجاح العملية. إنه يوفر حلاً يمكن استخدامه مع المعدات التقليدية، ويمكن أن يؤدي التحول العالمي إلى هذه العملية إلى توفير ما يصل إلى 3 جيجا طن من ثاني أكسيد الكربون سنويًا، وفقًا لحسابات الفريق.

ويعمل فريق البحث الآن على التجارب الصناعية من خلال شركة منبثقة، Cambridge Electric Cement، مع شركاء مثل شركتي البناء Balfour Beatty وTarmac. يقول ألوود: “في غضون الأسابيع القليلة المقبلة، سنبدأ مجموعة من التجارب التي ستنتج دفعات تبلغ 30 طنًا في الساعة”.

ويعتمد توسيع نطاق عملية صنع الأسمنت الجديدة جزئيا على نمو صناعة الصلب المعاد تدويره، والتي تمثل حاليا نحو 40 في المائة من إنتاج الصلب العالمي. يقول ألوود إن معدلات الإنتاج سوف تتضاعف على الأقل خلال الثلاثين عامًا القادمة، وعلى الأرجح ستتضاعف ثلاث مرات، مع قيام الصناعة بإزالة الكربون.

ومع ذلك، لا تزال هناك بعض التحديات التي تنتظرنا. تتطلب عملية الأسمنت المعاد تدويره درجات حرارة فرن تتراوح من 1600 إلى 1750 درجة مئوية (2900 إلى 3200 درجة فهرنهايت)، وهي أكثر سخونة قليلاً من إنتاج الأسمنت التقليدي. سيؤدي هذا إلى زيادة تكاليف الطاقة، كما يقول ليون بلاك من جامعة ليدز بالمملكة المتحدة.

وتشمل العقبات الأخرى إنشاء سلاسل توريد لنفايات الأسمنت، وجذب الاستثمار الرأسمالي اللازم، وإقناع الصناعة الحذرة باعتماد عملية جديدة على نطاق واسع.

يقول بلاك: “لقد تغلبوا على حاجز واحد بقدر ما صنعوا مادة لها نفس تركيبة الأسمنت البورتلاندي”. “الشيطان يكمن في التفاصيل: متطلبات الطاقة، والخدمات اللوجستية، وتوسيع النطاق.”