ปูนเม็ด: มันคืออะไร ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมและทางเลือกอื่น
ส่วนประกอบหลักของปูนซีเมนต์ การผลิตปูนเม็ดสามารถสร้างมลพิษได้มาก
คุณเคยได้ยินเกี่ยวกับปูนเม็ดหรือไม่? ชื่อนี้อาจไม่คุ้นหู แต่พึงระวังว่าชื่อนี้ใช้บ่อยกว่าที่คุณคิด อาคาร บ้าน ทางเท้า เวที และโดยพื้นฐานแล้ว งานโยธาใดๆ ก็ตามต้องอาศัยซีเมนต์เป็นวัสดุพื้นฐานอย่างหนึ่ง... และปูนเม็ดเป็นส่วนประกอบหลักที่มีอยู่ในองค์ประกอบของซีเมนต์
ปูนเม็ดเป็นวัสดุที่มีลักษณะเป็นเม็ดและแข็ง ดังที่เห็นในภาพด้านล่าง โดยทั่วไปอาจกล่าวได้ว่าปูนเม็ดถือเป็นผงที่เป็นเนื้อเดียวกัน (แป้ง) ซึ่งทำจากดินและวัตถุดิบผสมที่แตกต่างกัน ซึ่งเมื่ออยู่ภายใต้อุณหภูมิที่สูงมาก จะแปรสภาพเป็นหิน กระบวนการผลิตของสารเหล่านี้ไม่ธรรมดาและอาจทำให้เกิดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมได้มาก
กระบวนการผลิต
ปูนเม็ดหรือปูนเม็ดในพอร์ตแลนด์ดังที่ทราบกันดีว่าได้มาจากการเผาวัตถุดิบพื้นดินในเตาเผาแบบหมุนที่อุณหภูมิสูงถึง 1450 °C วัตถุดิบหลักในการผลิตปูนเม็ดคือหินปูน และนอกจากนี้ ยังใช้ดินเหนียวและเหล็กและอะลูมิเนียมออกไซด์ในระดับที่น้อยกว่า
ดังนั้น ขั้นตอนแรกคือการสกัดและ "กลั่น" วัตถุดิบเหล่านี้ หินปูนผ่านกระบวนการบดและบดหลังจากสกัดจนได้ผงละเอียด จากนั้นจึงนำส่วนผสมที่เป็นเนื้อเดียวกันพร้อมกับวัตถุดิบที่จำเป็นทั้งหมด ส่วนผสมนี้ยังหมายถึงผงละเอียดและเรียกว่า "แป้ง" หรือ "ดิบ"
จากนั้นจึงนำวัสดุนี้เข้าสู่เตาเผาแบบหมุนเพื่อให้ความร้อนที่อุณหภูมิ 1450 °C ซึ่งจะเกิดการแข็งตัวของเม็ด
เชื้อเพลิงที่ป้อนเข้าเตาอบโดยส่วนใหญ่มาจากแหล่งที่ไม่สามารถหมุนเวียนได้ เช่น น้ำมันและถ่านหิน ซึ่งส่งผลเสียต่อความเสี่ยงและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม ในบรรดาเชื้อเพลิงที่ใช้มากที่สุด ของแข็งบางชนิดมีความโดดเด่น เช่น ปิโตรเลียมโค้กและน้ำมันเบนซิน และของแข็งบางชนิด เช่น ก๊าซธรรมชาติ ในกลุ่มเหล่านี้ ปิโตรเลียมโค้กเป็นเชื้อเพลิงหลักที่ใช้สำหรับการผลิตปูนเม็ด และเนื่องมาจากค่าความร้อนที่สูงซึ่งสัมพันธ์กับต้นทุนการได้มาที่ต่ำ นอกจากเชื้อเพลิงแบบดั้งเดิมเหล่านี้ สารตกค้างจากอุตสาหกรรมและชีวมวลและการคัดแยก ถ่านและเศษซากทางการเกษตรยังสามารถนำมาใช้เป็นอาหารในเตาอบได้อีกด้วย
หลังจากผ่านเตาอบ สารนี้จะถูกทำให้เย็นลงอย่างกะทันหันโดยการระเบิดของอากาศ เพื่อทำให้โครงสร้างมีเสถียรภาพและนำความร้อนกลับคืนมา นี่คือวิธีการผลิตปูนเม็ด ซึ่งเป็นวัสดุพื้นฐานที่จำเป็นสำหรับการผลิตซีเมนต์ หลังจากกระบวนการนี้ วัสดุที่ได้รับ (ปูนเม็ด) จะผสมกับยิปซั่ม (ยิปซั่ม) และสารเติมแต่งอื่นๆ (เช่น หินปูน ปอซโซลาน หรือตะกรัน) ทำให้เกิดซีเมนต์ประเภทต่างๆ
สิ่งสำคัญคือต้องเน้นว่าในระหว่างที่อุณหภูมิสูงถึงภายในเตาเผาแบบหมุน จะเกิดปฏิกิริยาเคมีจากการเผาด้วยหินปูน กระบวนการนี้หมายถึงช่วงเวลาที่หินปูน (CaCO3) เปลี่ยนเป็นปูนขาว (CaO) ซึ่งปล่อยก๊าซ CO2 ออกมาเป็นจำนวนมาก
ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม
ดังนั้นจึงถือว่ากระบวนการผลิตปูนเม็ดมีศักยภาพในการก่อมลพิษสูง และรับผิดชอบต่อผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมที่มีนัยสำคัญ
กระบวนการโดยรวมต้องใช้พลังงานสูงทั้งในรูปของพลังงานความร้อนโดยการเผาไหม้เชื้อเพลิงเพื่อให้ความร้อนแก่เตาโรตารี่และในรูปของพลังงานไฟฟ้าที่ใช้ในกระบวนการอุตสาหกรรมทั้งหมดเพื่อเคลื่อนย้ายเครื่องจักรและผลิต เปิดเตาอบ อย่างไรก็ตาม การบริโภคส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับการใช้พลังงานความร้อนระหว่างการใช้เชื้อเพลิง
แม้ว่ากระบวนการผลิตสำหรับวัสดุนี้จะไม่ก่อให้เกิดขยะมูลฝอยโดยตรง เนื่องจากโดยปกติแล้วเถ้าจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงในเตาเผาแบบหมุนจะรวมอยู่ในตัวของเม็ดปูนเอง จึงมีการปล่อยก๊าซมลพิษและวัสดุที่เป็นอนุภาคออกมาในระดับสูงตลอดกระบวนการผลิตแบบเม็ด
การเผาไหม้เชื้อเพลิงในเตาเผาซึ่งส่วนใหญ่มาจากแหล่งที่ไม่สามารถหมุนเวียนได้ จะปล่อยก๊าซมลพิษต่างๆ เช่น คาร์บอนไดออกไซด์ ซัลเฟอร์ออกไซด์ ไนโตรเจนออกไซด์ คาร์บอนมอนอกไซด์ สารประกอบตะกั่วและฝุ่นละออง ซึ่งทั้งหมดนี้เป็นมลพิษ
และนอกเหนือจากแหล่งปล่อยก๊าซที่รู้จักกันนี้ ตามที่รายงานไว้ก่อนหน้านี้ การเผาของหินปูนยังเป็นปัจจัยหลักประการหนึ่งที่รับผิดชอบต่อการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในกระบวนการผลิตปูนเม็ดและเป็นผลจากปูนซีเมนต์เพราะทุกๆ 1,000 กิโลกรัมของ จากการศึกษาพบว่าแคลไซต์แคลไซต์ (CaCO3) สร้าง CaO ได้ 560 กก. และคาร์บอนไดออกไซด์ 440 กก. ปฏิกิริยาทางเคมีของการเผาเป็นสาเหตุของการปล่อย CO2 ประมาณครึ่งหนึ่งในกระบวนการนี้ ในขณะที่การใช้พลังงานในรูปของความร้อน (เชื้อเพลิงที่เผาไหม้) จะมีผลต่อส่วนที่เหลือ
ในการผลิตเม็ดปูนเม็ด คาดว่าอุตสาหกรรมปูนซีเมนต์จะปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ระหว่าง 800 ถึง 1,000 กิโลกรัม ซึ่งรวมถึง CO2 ที่เกิดจากการสลายตัวของหินปูนและการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลเพื่อให้เตาเผาทำงานต่อไปได้
นอกจากนี้ ในระยะแรกของการสกัดวัตถุดิบ อาจเกิดผลกระทบทางกายภาพ เช่น ดินถล่มในเหมืองหินปูนและการกัดเซาะเนื่องจากแรงสั่นสะเทือนที่เกิดขึ้นในพื้นดิน และการสกัดดินเหนียวในแม่น้ำสามารถทำให้แหล่งน้ำเหล่านี้ลึกขึ้น ลดปริมาณน้ำในเตียงและรบกวนแหล่งที่อยู่อาศัยที่มีอยู่ ซึ่งลดความหลากหลายทางชีวภาพในหลายภูมิภาค
ในบราซิล จากข้อมูลของ การสำรวจทางธรณีวิทยาของสหรัฐอเมริกา (USGS - United States Geological Survey ในภาษาโปรตุเกส) และ การบริหารข้อมูลด้านพลังงานของสหรัฐอเมริกา (EIA - US Energy Information Administration) คาดว่าการผลิตปูนซีเมนต์มีส่วนรับผิดชอบต่อการปล่อย CO2 ของประเทศถึง 7.7% ที่เกิดจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล โดยการผลิตปูนเม็ดเป็นแหล่งปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่ใหญ่ที่สุด
ทางเลือก
การประมวลผลร่วม
ทางเลือกอื่นที่พยายามลดผลกระทบที่เกิดขึ้นในกระบวนการผลิตนี้คือการประมวลผลร่วม การแปรรูปร่วมกันกลายเป็นกลยุทธ์ในการปรับปรุงประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจ (ลดการใช้พลังงาน) ของอุตสาหกรรมปูนซีเมนต์ เทคนิคนี้ประกอบด้วยการป้อนเศษวัสดุเหลือใช้จากอุตสาหกรรมอื่นๆ ให้กับเตาโรตารี่ โดยใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลน้อยลงเรื่อยๆ และลดการผลิตของเสียด้วย
ใช้วัสดุที่คัดเลือกมาก่อนหน้านี้ ซึ่งไม่สามารถรีไซเคิลได้ (เช่น การคัดแยก) ซึ่งมีค่าความร้อนสูงและต้องกำจัดทิ้งโดยสิ้นเชิง ตามที่บริษัทระดับประเทศบางแห่งกล่าว ในกระบวนการนี้ ไม่มีการสร้างของเหลวหรือของเสียที่เป็นของแข็ง เนื่องจากขี้เถ้าที่ก่อนหน้านี้จะถูกส่งไปยังหลุมฝังกลบจะถูกรวมเข้ากับปูนเม็ดโดยไม่เปลี่ยนลำดับความสำคัญ
ดังนั้นวัสดุต่างๆ จึงสามารถแปรรูปร่วมกันได้ เช่น ยางรถยนต์ จารบี น้ำมันใช้แล้ว ขี้เลื่อย เศษผัก ดินปนเปื้อน และบรรจุภัณฑ์ ไม่ใช้โรงพยาบาล ในประเทศ กัมมันตภาพรังสี วัตถุระเบิด และยาฆ่าแมลง นักวิจัย Miguel Afonso Sellitto, Nelson Kadel Jr., Miriam Borchardt, Giancarlo Medeiros Pereira และ Jeferson Domingues จาก Unisinos ตีพิมพ์บทความในนิตยสาร Ambiente & Sociedade โดยเฉพาะเกี่ยวกับยางรถยนต์และแกลบ วัสดุในการผลิตปูนซีเมนต์
สิ่งสำคัญคือต้องเน้นว่าสภาสิ่งแวดล้อมแห่งชาติ (Conama) แนะนำว่าสำหรับการเผาไหม้ของเสียในเตาเผาปูนเม็ด โรงงานปูนซีเมนต์ต้องมีเงื่อนไขทางเทคนิคและสิ่งแวดล้อมทั้งหมดเพื่อให้เป็นไปตามมาตรฐานการปล่อยมลพิษที่กำหนด ในแง่นี้ จะต้องมี: สายการผลิตที่ทันสมัย กระบวนการผลิตที่มีเสถียรภาพ ได้รับการควบคุมและปรับให้เหมาะสม อุปกรณ์ที่มีประสิทธิภาพสูงสำหรับกักเก็บอนุภาคและก๊าซล้างที่เกิดจากการเผาไหม้ และหัวเตาที่ออกแบบมาเป็นพิเศษสำหรับเชื้อเพลิงประเภทต่างๆ
เปลี่ยนสูตรเม็ด
อีกทางเลือกหนึ่งที่พบว่าช่วยลดการปล่อย CO2 ระหว่างการผลิตปูนเม็ดคือการสร้าง "สูตร" ของปูนเม็ดใหม่ เพื่อให้มีการใช้ CO2 น้อยลงในองค์ประกอบ อุตสาหกรรมปูนซีเมนต์จึงเริ่มแทนที่ส่วนหนึ่งของวัสดุนี้ด้วยตะกรันเตาถลุง ซึ่งเป็นของเสียจากอุตสาหกรรมเหล็ก และด้วยขี้เถ้าลอย ของเสียจากโรงงานเทอร์โมอิเล็กทริกที่ใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิง
ปัญหาที่ใหญ่ที่สุดที่เกี่ยวข้องกับทางเลือกนี้คือความจริงที่ว่าอุตสาหกรรมเหล็ก - ปล่อย CO2 สูงเช่นกัน - และการสร้างเถ้าลอยไม่เติบโตด้วยความเร็วเท่ากับโรงงานปูนซีเมนต์ ทำให้กลยุทธ์ระยะยาวไม่สามารถทำได้
เนื่องจากข้อจำกัดนี้ อุตสาหกรรมปูนซีเมนต์จึงได้ใช้วัสดุอื่นที่สามารถทดแทนปูนเม็ดบางส่วนในสูตรการผลิตได้ เช่น ผงหินปูนหรือ 'สารเติมแต่งหินปูนดิบ' มานานหลายทศวรรษ สารตัวเติมเป็นวัตถุดิบที่ไม่ต้องการการอบชุบด้วยความร้อน (การเผา) ซึ่งเป็นกระบวนการที่ต้องการการใช้พลังงานสูงและรับผิดชอบการปล่อย CO2 ส่วนใหญ่ในอุตสาหกรรมปูนซีเมนต์
การดักจับคาร์บอนไดออกไซด์
เทคนิคการดักจับและกักเก็บคาร์บอนมีความสำคัญอย่างยิ่งในการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกสู่ชั้นบรรยากาศ เทคนิคเหล่านี้ใช้กลไกทางเคมีกายภาพเพื่อแยกสารมลพิษนี้และเทคนิคการบีบอัดอื่นๆ เพื่อกักเก็บคาร์บอนไดออกไซด์ที่ปล่อยออกมาจากแหล่งที่ตายตัวในทางธรณีวิทยา เช่น เตาเผาปูนเม็ดที่ใช้ในการผลิตปูนซีเมนต์
ในกรอบนี้ ควรดักจับและกักเก็บคาร์บอนไดออกไซด์ก่อนปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศ ด้วยเหตุนี้ อุตสาหกรรมต่างๆ จะต้องลงทุนในเทคโนโลยีใหม่และการปรับตัวของโรงงานของตน ซึ่งจะต้องใช้เงินลงทุนจำนวนมาก ส่งผลให้ราคาของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายเพิ่มขึ้นตามมา
