Tecnologia Científica

Melhores maneiras de cortar as emissões de carbono da indústria de cimento exploradas
Um novo relatório Imperial identifica materiais alternativos e tecnologias de captura de carbono como críticas na descarbonização da indústria de cimento.
Por Caroline Brogan - 23/05/2021


Cortesia

Cerca de 3,5 bilhões de toneladas de cimento Portland comum , um material de construção crítico em todo o mundo, são produzidos anualmente - mas cada tonelada emite até 622 kg de dióxido de carbono (CO 2 ). A indústria de cimento contribui com sete por cento das emissões antropogênicas globais de CO 2 , com o quantidade de CO 2 liberada dependendo das diferenças nos materiais usados ​​na produção, os tipos de forno de cimento usados ​​e os combustíveis sendo queimados.

"O CO2 é um dos principais gases do efeito estufa que impulsiona a mudança climática e é liberado por vários aspectos da produção de cimento".

Professor Paul Fennell
Departamento de Engenharia Química

Em um  novo artigo , pesquisadores do Imperial College London consideraram as formas potencialmente mais eficazes de descarbonizar a indústria. Eles dizem que, com intervenções, as emissões podem variar de 80 por cento a menos 50 por cento das emissões atuais, onde o CO 2 é ativamente removido da atmosfera.

Isso poderia ser feito usando uma combinação de captura e armazenamento de carbono (CCS) e substitutos de combustível e produtos intermediários. No entanto, eles dizem que a solução mais sensata pode ser combinar a queima de resíduos sólidos urbanos com CCS, o que poderia reduzir as emissões para menos 20 por cento do seu nível atual.

O principal autor, Professor Paul Fennell , do Departamento de Engenharia Química da Imperial , disse: “O CO 2 é um gás de efeito estufa importante que impulsiona a mudança climática e é liberado por vários aspectos da produção de cimento. As emissões relacionadas ao processo e ao combustível são responsáveis ​​por uma proporção significativa das emissões totais do cimento - portanto, a modificação do processo e a eficiência energética são importantes para a redução do carbono. Ao identificar essas fontes e sugerir intervenções viáveis, esperamos ajudar a descarbonizar a indústria de cimento. "

O relatório , publicado em Joule , dá uma visão geral das principais opções de descarbonização e a sua interação ao nível das emissões diretas do processo de produção de cimento. Identificadas estão três intervenções principais com o maior impacto potencial.

CCS

A química inerente à produção de cimento é responsável por até 60 Ilustração mostrando uma rede capturando carbono de uma usina por cento das emissões de carbono do cimento, portanto, a liberação de carbono é difícil de prevenir. Para fazer cimento, o calcário em pó é aquecido e combinado com uma variedade de componentes, para produzir um produto intermediário chamado clínquer. Quarenta por cento do peso do calcário é CO 2 , que é liberado durante esse processo.

Plantas CCS acopladas a fornos de cimento podem capturar o carbono que é liberado e armazená-lo onde não entrará na atmosfera. Os pesquisadores dizem que o CCS tem um potencial significativo, com inúmeras demonstrações piloto e em larga escala planejadas.

Biomassa e lixo municipal

Diagrama que descreve o processo de produção de cimento
O processo de produção de cimento

A produção de cimento consome muita energia, exigindo 3,3 Gigajoules de energia térmica por tonelada de clínquer - portanto, outra fonte de carbono na indústria é a forma como as usinas são alimentadas. Em vez de usar combustíveis fósseis com alto teor de carbono, os fabricantes poderiam usar biomassas neutras em carbono.

No entanto, a biomassa é um recurso limitado e os custos de usá-la em tal escala podem ser proibitivos, portanto, seria necessário combiná-la com o lixo municipal. Esta poderia ser uma forma econômica de reduzir o uso de combustível fóssil, além de ser um método de gerenciamento de resíduos relativamente ecologicamente correto, principalmente se houver cuidado para desviar todo o material reciclável antes de usá-lo no forno.

Alternativas de clínquer

A produção de clínquer é intensiva em carbono por causa do carbono liberado pelo calcário e por causa da energia necessária no processo. Portanto, as emissões podem ser cortadas reduzindo a demanda por clínquer, por exemplo, substituindo-o por materiais residuais como escória de alto-forno e cinzas de carvão. Os pesquisadores argumentam que 30 a 40 por cento do clínquer pode ser substituído dessa forma sem comprometer a resistência do cimento.

O professor Fennell acrescentou: “Embora essa análise possa fornecer percepções sobre o que é e o que não é crítico para emissões líquidas zero ou negativas, uma análise completa e abrangente do ciclo de vida é necessária para quantificar totalmente as emissões.

"Uma descarbonização muito profunda exigirá ir mais longe"

- Professor Fennell

“A característica mais marcante desta análise simples é que é o componente derivado biologicamente subjacente do combustível, junto com a adição de CCS que torna as maiores reduções possíveis nas emissões de CO 2 . A substituição do clínquer é valiosa, especialmente quando o CCS não é implantado, mas a descarbonização muito profunda exigirá ir mais longe. ”

“A descarbonização da produção de cimento ” de Paul S. Fennell, Steven J. Davis e Aseel Mohammed, publicado a 20 de maio de 2021 em Joule .

 

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