กระบวนการผลิตปูนซีเมนต์เกิดขึ้นได้อย่างไร และมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมอย่างไร?
ปูนซีเมนต์เป็นพื้นฐานสำหรับสังคมร่วมสมัย แต่อะไรคือผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมและจะลดผลกระทบเหล่านี้ได้อย่างไร?
ปูนซีเมนต์ถือได้ว่าเป็นทรัพยากรที่ปฏิวัติประวัติศาสตร์ด้านวิศวกรรมและวิธีที่เมืองต่างๆ เริ่มพัฒนา ที่อยู่อาศัย, สี่เหลี่ยม, อาคาร, สนามกีฬาและการก่อสร้างทุกประเภทอาศัยสารนี้เป็นหนึ่งในวัสดุพื้นฐาน แต่คุณเคยสงสัยหรือไม่ว่ากระบวนการผลิตปูนซีเมนต์ทำงานอย่างไรและจะลดผลกระทบได้อย่างไร?
การผลิตปูนซีเมนต์ไม่ใช่เรื่องง่าย และต้องใช้พลังงานจำนวนมากและกลไกต่างๆ ใช้เป็นสารยึดเกาะวัตถุดิบหลักที่มีอยู่ในองค์ประกอบคือหินปูนและดินเหนียว ทั้งยังพบแต่ส่วนเกินและสกัดจากธรรมชาติ
ดังนั้นจึงถือได้ว่าไซต์ที่กำหนดไว้สำหรับการผลิตประกอบด้วยสองกิจกรรมหลัก: การทำเหมืองหินปูนและการผลิตปูนซีเมนต์ โรงงานมักจะอยู่ใกล้กับสถานที่สกัดหินปูนเพื่ออำนวยความสะดวกในการขนส่งวัตถุดิบหนักไปยังเขตอุตสาหกรรม
กิจกรรมการขุดหินปูนจะดำเนินการในเหมืองหินแบบเปิดขนาดใหญ่ และหลังจากสกัดแล้ว หินจะถูกแยกส่วนและลดลงด้วยวัตถุระเบิดเพื่อให้มีขนาดอนุภาคเพียงพอ
ขั้นตอนการผลิต
กระบวนการทางเทคโนโลยีของการผลิตปูนซีเมนต์ที่ดำเนินการในอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ของบราซิลเรียกว่ากระบวนการแบบแห้งและประกอบด้วยขั้นตอนหลักดังต่อไปนี้:
- การบดและทำให้เป็นเนื้อเดียวกันของวัตถุดิบ (การได้มาซึ่งแป้งดิบ)
- การแข็งตัวของแป้งดิบในเตาโรตารี่ (การผลิตปูนเม็ด) และการทำความเย็นแบบเม็ดต่อมา
- ปูนเม็ดบดและเติมยิปซั่มเพื่อให้ได้ซีเมนต์
- การบรรจุหีบห่อและการจัดส่งผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย
ขั้นแรก วัตถุดิบ – หินปูน (94%), ดินเหนียว (4%) และเหล็กและอะลูมิเนียมออกไซด์ (2%) – บดและผสมจนได้ผงละเอียด (แป้งดิบ) จากนั้นจึงนำวัสดุนี้เข้าสู่เตาเผาแบบหมุนเพื่อให้ความร้อนที่อุณหภูมิ 1500 °C ก่อนที่จะเย็นลงอย่างกะทันหันด้วยลมกระโชกแรง นี่คือวิธีการผลิตปูนเม็ด ซึ่งเป็นวัสดุพื้นฐานที่จำเป็นสำหรับการผลิตซีเมนต์ วัสดุที่ได้รับ (ปูนเม็ด) ผสมกับยิปซั่ม (ยิปซั่ม) และสารเติมแต่งอื่น ๆ (เช่น หินปูน ปอซโซลาน หรือตะกรัน) ทำให้เกิดซีเมนต์ประเภทต่างๆ ที่บรรจุในถุงสุดท้ายเพื่อจำหน่าย
กระบวนการนี้ต้องใช้พลังงานสูงทั้งในรูปของพลังงานความร้อน (ความร้อน) ผ่านเชื้อเพลิงที่ใช้ให้ความร้อนแก่เตาโรตารี่สำหรับการผลิตปูนเม็ดหรือในรูปของพลังงานไฟฟ้าที่บริโภคตลอดกระบวนการอุตสาหกรรมเพื่อเคลื่อนย้ายเครื่องจักร , เปิดเตาเผาแบบหมุนและโรงสี อย่างไรก็ตาม การบริโภคส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับการใช้พลังงานความร้อนระหว่างการเผาไหม้เชื้อเพลิง
เชื้อเพลิงที่ป้อนเข้าเตาอบโดยส่วนใหญ่มาจากแหล่งที่ไม่สามารถหมุนเวียนได้ เช่น น้ำมันและถ่านหิน ในบรรดาเชื้อเพลิงที่ใช้กันมากที่สุด ของแข็งบางชนิดมีความโดดเด่น เช่น ปิโตรเลียมโค้กและน้ำมันเบนซิน และเชื้อเพลิงที่เป็นก๊าซบางชนิด เช่น ก๊าซธรรมชาติและอนุพันธ์ของถ่านหินอื่นๆ
ปิโตรเลียมโค้กเป็นแหล่งพลังงานหลักในอุตสาหกรรมปูนซีเมนต์ ซึ่งเป็นเชื้อเพลิงหลักที่ใช้ในเตาเผาแบบหมุนชนิดเม็ด เป็นวัสดุเม็ดสีดำและมันวาวซึ่งประกอบด้วยคาร์บอนเป็นส่วนใหญ่ (90 ถึง 95%) แต่มักจะมีปริมาณกำมะถันที่แสดงออก (ประมาณ 5%) เหตุผลที่ใช้เชื้อเพลิงนี้เป็นจำนวนมากเนื่องมาจากค่าความร้อนที่สูงซึ่งสัมพันธ์กับต้นทุนการได้มาที่ต่ำ
นอกจากเชื้อเพลิงแบบดั้งเดิมเหล่านี้ สารตกค้างจากอุตสาหกรรมและชีวมวลและการคัดแยก ถ่านและเศษซากทางการเกษตรยังสามารถนำมาใช้เป็นอาหารในเตาอบได้อีกด้วย
ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม
โรงงานปูนซีเมนต์ก่อให้เกิดมลพิษต่อสิ่งแวดล้อมและมีความรับผิดชอบต่อผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมที่เกี่ยวข้อง
และแม้ว่ากระบวนการผลิตของวัสดุนี้จะไม่ก่อให้เกิดขยะมูลฝอยโดยตรง เนื่องจากโดยปกติแล้วเถ้าจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงในเตาเผาแบบหมุนจะรวมอยู่ในตัวปูนเม็ดเอง จึงมีการปล่อยก๊าซมลพิษและวัสดุที่เป็นอนุภาคออกมาในระดับสูง
ดังนั้นผลกระทบหลักจึงเกิดจากการปล่อยก๊าซมลพิษจากการเผาไหม้ครั้งนี้ ตัวอย่างคือการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์สูง (CO2) ซึ่งเป็นหนึ่งในก๊าซหลักที่ทำให้ปรากฏการณ์เรือนกระจกไม่สมดุล
ภายใต้การนำของ สภาธุรกิจโลกเพื่อการพัฒนาที่ยั่งยืน (WBCSD - สภาธุรกิจโลกเพื่อการพัฒนาที่ยั่งยืน), the โครงการริเริ่มที่ยั่งยืนของซีเมนต์ (CSI - Cement Sustainability Initiative) ได้มอบหมายโครงการวิจัยที่ครอบคลุมเกี่ยวกับผลกระทบของอุตสาหกรรมปูนซีเมนต์ทั่วโลก และทำงานเพื่อพัฒนาแผนปฏิบัติการเพื่อหาวิธีปรับปรุงความยั่งยืนของการผลิตปูนซีเมนต์
โรงงานปูนซีเมนต์มีส่วนรับผิดชอบต่อการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ทั่วโลกประมาณ 5% จากแหล่งมานุษยวิทยาที่ปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศทุกปี คาดว่าในการผลิตปูนเม็ดหนึ่งตัน จะมีการผลิตคาร์บอนไดออกไซด์ 1 ตัน ซึ่งส่วนใหญ่มีส่วนทำให้เกิดภาวะเรือนกระจกเพิ่มขึ้น
ในกระบวนการผลิตปูนซีเมนต์ ซัลเฟอร์ออกไซด์ ไนโตรเจนออกไซด์ คาร์บอนมอนอกไซด์และสารประกอบตะกั่วสามารถถูกปลดปล่อยออกมาได้ ซึ่งทั้งหมดนี้เป็นมลพิษ
นอกจากนี้ ในระยะแรกของการสกัดวัตถุดิบ อาจเกิดผลกระทบทางกายภาพ เช่น ดินถล่มในเหมืองหินปูนและการกัดเซาะเนื่องจากแรงสั่นสะเทือนที่เกิดขึ้นในพื้นดิน และการสกัดดินเหนียวในแม่น้ำสามารถทำให้แหล่งน้ำเหล่านี้ลึกขึ้น ลดปริมาณน้ำในเตียงและรบกวนแหล่งที่อยู่อาศัยที่มีอยู่ ซึ่งลดความหลากหลายทางชีวภาพในหลายภูมิภาค
ทางเลือกในการลดผลกระทบ
การคาดการณ์คือการผลิตปูนซีเมนต์จะยังคงเติบโตต่อไปในปีต่อๆ ไป ซึ่งจะส่งผลให้มีการปล่อย CO2 ทั้งหมดในโลกเพิ่มขึ้น เพื่อหลีกเลี่ยงสถานการณ์นี้ จำเป็นต้องเปลี่ยนแปลงกระบวนการผลิต เนื่องจากความต้องการปูนซีเมนต์แทบจะไม่ลดลง
แผนปฏิบัติการ CSI ที่กล่าวถึงข้างต้น แสดงรายการตัวเลือกบางประการเพื่อให้เกิดความยั่งยืนในการผลิตปูนซีเมนต์:
- การเปลี่ยนแปลงของโรงงานอุตสาหกรรมเพื่อดักจับคาร์บอนที่ปล่อยออกมา
- ใช้เฉพาะแบบแห้งในกระบวนการผลิตซึ่งต้องการอัตราป้อนจากเตาเผาน้อย
- การนำขยะอุตสาหกรรมและการเกษตรกลับมาใช้ใหม่เพื่อเป็นอาหารในเตาอบ แทนที่จะใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล (การแปรรูปร่วม)
- การทดแทนบางส่วนในอาคารของซีเมนต์ด้วยวัสดุอื่น
- เปลี่ยนสูตรปูนซีเมนต์เพื่อให้การผลิตปล่อย CO2 น้อยลง
ผู้ผลิตเนื้อหาจะต้องใช้ทัศนคติเหล่านี้ การเลือกแบบจำลองซีเมนต์ตามแนวทางปฏิบัติเหล่านี้และการกดดันรัฐบาลและบริษัทต่างๆ ในการควบคุมกฎหมายที่ยั่งยืนสำหรับภาคส่วนนี้เป็นวิธีการพยายามเปลี่ยนแนวทางปัจจุบัน ปูนซีเมนต์ดังกล่าวเป็นพื้นฐานสำหรับ "การสร้าง" ของสังคมที่เรารู้จักในปัจจุบัน ดังนั้นเราจึงไม่ควรทำลายมัน แต่ให้มองหาทางเลือกในวงกว้างเพื่อลดผลกระทบ และพัฒนาทางเลือกที่ยั่งยืนมากขึ้น
