Istraživači sa UCLA Instituta za upravljanje ugljenikom (ICM) razvili su metod koji može eliminisati skoro sav ugljen-dioksid koji se emituje tokom proizvodnje cementa, čime se značajno može smanjiti doprinos ovog procesa globalnim emisijama CO₂, koje trenutno čine oko 8% ukupnih emisija.
U novoj studiji objavljenoj u ACS Sustainable Chemistry & Engineering, tim predlaže pristup koji se lako integriše u postojeće procese proizvodnje cementa, pružajući ekonomičniju alternativu trenutnim rešenjima za dekarbonizaciju industrije.
Problem tradicionalne proizvodnje cementa
Portland cement, najrasprostranjenija vrsta cementa, služi kao osnovno vezivo u skoro svim modernim betonskim strukturama. Tradicionalna metoda njegove proizvodnje uključuje zagrevanje krečnjaka u pećima na fosilna goriva, što rezultira značajnim emisijama CO₂ — skoro 1 kilogram ugljen-dioksida se emituje po kilogramu proizvedenog cementa. Ova emisija dolazi iz dva glavna izvora: oko 60% potiče od hemijskog razlaganja krečnjaka, dok ostatak nastaje sagorevanjem fosilnih goriva.
Osim toga, tradicionalna proizvodnja cementa zahteva veliku količinu energije — za proizvodnju jedne metričke tone kreča potrebno je oko 1,4 megavat sata, što je dovoljno za napajanje jednog i po američkog domaćinstva tokom celog meseca.
Inovacija: Proces ZeroCAL
Umesto krečnjaka, tim iz UCLA istražuje korišćenje kalcijum hidroksida kao prekursora za proizvodnju kreča i cementa. Ova nova metoda, nazvana „ZeroCAL“, koristi etilendiamintetrasirćetnu kiselinu za rastvaranje krečnjaka u vodenom rastvoru, a zatim primenjuje elektrohemijski proces za proizvodnju kalcijum hidroksida. Ovaj pristup omogućava da se eliminiše 98% emisija CO₂ koje nastaju tokom tradicionalnog procesa proizvodnje.
„ZeroCAL ne samo da se bavi emisijama ugljenika već i obezbeđuje čist vodonik i kiseonik koji se mogu koristiti za zagrevanje cementnih peći“, izjavio je Gaurav Sant, direktor ICM-a i profesor građevinskog i ekološkog inženjerstva. Ova metoda može se implementirati u postojeće peći bez potrebe za dodatnim infrastrukturnim ulaganjima za hvatanje i skladištenje ugljenika.
Budućnost ZeroCAL procesa
Iako trenutni proces zahteva više energije od postojećih metoda, istraživanja sugerišu mogućnosti za poboljšanje efikasnosti kroz optimizaciju operacija. Tim predlaže da se fokusiraju na cementare u blizini izvora vode, poput obala ili reka.
Istraživači već saradjuju sa Ultratech Cement Limited, najvećim proizvođačem cementa u Indiji, na izgradnji prve demonstracione fabrike koja će proizvoditi tonu kreča dnevno korišćenjem ZeroCAL procesa.
Potencijal za dekarbonizaciju čelične industrije
Pored smanjenja emisija u proizvodnji cementa, proces ZeroCAL bi mogao otvoriti nove puteve za dekarbonizaciju proizvodnje čelika korišćenjem kalcijum hidroksida kao izvora kalcijuma.
„Hitne akcije su neophodne kako bismo se suočili s klimatskim promenama. Verujemo da proces ZeroCAL pruža jedinstvenu priliku za brzo i pristupačno smanjenje emisija u proizvodnji cementa“, ističe Fabijan Rosner, koautor studije.
Osim SANTA, autori studije uključuju Adriana Leaoa i saradnike Davida Jassbija i Dantea Simonettija, profesore na UCLA Samueli.
