إصلاح البصمة الكربونية للخرسانة يتخبط.. تكلفة التقاط الكربون تشكل حاجزًا كبيرًا أمام مصنعي الأسمنت

إنتاج أكثر من 4 مليارات طن من الأسمنت كل عام ومسؤولة عن 8 % من الانبعاثات العالمية

تعتبر صناعة الأسمنت والخرسانة من أكثر الصناعات التي تم إهمالها في مكافحة تغير المناخ، فهي مسؤولة عن حوالي 8 % من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية، أكثر من ضعف تلك الناتجة عن الطيران أو الشحن، إذا كانت دولة ما فإن تلوثها السنوي ستتصدره الولايات المتحدة والصين فقط.

إنها المادة الأكثر استخدامًا على كوكب الأرض بعد الماء، وهي مكون أساسي في المدن الحديثة – اعتمادًا على المكان الذي تعيش فيه- تدعم كل شيء من السقف فوق رأسك إلى السدود والجسور التي تشكل البنية التحتية الأساسية.
لكن الخرسانة، وهي مادة أحدثت ثورة في البناء ورفعت مستويات المعيشة عبر ذوبان الجليد في العالم، هي واحدة من أقوى محركات الاحتباس الحراري .

يتم إنتاج أكثر من 4 مليارات طن من الأسمنت كل عام لبناء المنازل والطرق السريعة والدفاعات ضد الفيضانات، ومن المتوقع أن يستمر استخدامه في الارتفاع حيث ينتقل الناس في البلدان الفقيرة إلى المدن ويطالبون بمعايير الإسكان والبنية التحتية التي تمتعت بها منذ فترة طويلة في الصين والأجزاء الأكثر ثراءً من العالم، التي تصنع أكثر من نصف الأسمنت في العالم، تصب في السنوات القليلة من 2011 إلى 2013 أكثر مما فعلت الولايات المتحدة في القرن العشرين بأكمله.

قالت جوانا لين، المتخصصة في إزالة الكربون من العمليات الصناعية في مركز أبحاث المناخ E3G في بروكسل: “التحدي الأساسي هو أن الخرسانة كثيفة الكربون بشكل لا يصدق، ومع ذلك فمن المحتمل أن نستمر في استخدام المزيد منها”.

لماذا لا توجد الخرسانة الصديقة للمناخ

للخرسانة وصفة بسيطة، يتم تصنيعه عن طريق خلط الصخور الرخيصة المعروفة باسم الركام- عادة الرمل الناعم والحصى الكثيف- مع الأسمنت والماء، عند الجمع بينهما، يتفاعل هذان العنصران الأخيران لتشكيل مادة رابطة تلصق المكونات معًا بإحكام.
إنتاج الأسمنت هو ما يجعل الخرسانة متسخة للغاية، يحرق المصنعون الوقود الأحفوري لتسخين الأفران الدوارة إلى درجات حرارة تزيد عن 1400 درجة مئوية كجزء من عملية تحول الحجر الجيري والطين إلى ما يعرف باسم الكلنكر – المكون الرئيسي في الأسمنت، التفاعل الكيميائي لتحطيم الحجر الجيري هو ما يطلق الجزء الأكبر من ثاني أكسيد الكربون.
ولكن نظرًا لأن هذه العملية جزء لا يتجزأ من إنتاج الأسمنت، فلا توجد تقنية واضحة للقضاء على الانبعاثات من الخرسانة، على عكس قطاعي الطاقة أو النقل، على سبيل المثال، يمثل الأسمنت “تحديًا تقنيًا أساسيًا”، حسب قول لين، تفتقر صناعة الخرسانة إلى ما يعادل توربينات الرياح أو السيارات الكهربائية.

كيفية تنظيف صناعة الأسمنت

في أكتوبر 2021 ، أصدرت الجمعية العالمية للأسمنت والخرسانة، وهي مجموعة ضغط يمثل أعضاؤها 80٪ من إنتاج الأسمنت خارج الصين، وتضم العديد من المصنعين الصينيين، خارطة طريق لإزالة الكربون عن الصناعة بالكامل بحلول عام 2050.
يتضمن حوالي 40٪ من المدخرات المخطط لها على نطاق واسع تغييرات لإنتاج الأسمنت والخرسانة بشكل أكثر كفاءة، يتضمن ذلك تسخين الأفران بدون استخدام الوقود الأحفوري – ربما من حرق القمامة في محطات حرق النفايات – أو استبدال بعض الكلنكر بنفايات من مصانع الصلب والفحم.

يأتي ربع تخفيضات الانبعاثات تقريبًا من تصميم مبانٍ أكثر كفاءة وإطالة عمرها، وهي العمليات التي لا تتحكم الصناعة فيها كثيرًا، قد يعني هذا قيام المهندسين المعماريين والمهندسين بتعديل المباني القديمة بدلاً من هدمها وتصميم مباني جديدة لتستمر لفترة أطول.
يأتي الثلث الأخير – والأكثر تخمينًا – من المدخرات من التقاط ثاني أكسيد الكربون بعد إطلاقه.

هل يمكن لتقنية احتجاز الكربون أن تتحول إلى اللون الرمادي للخرسانة؟

على الرغم من وجود تقنية احتجاز ثاني أكسيد الكربون، إلا أنها باهظة الثمن ولم يتم اختبارها على نطاق واسع، ولا يزال تطويرها في صناعة الأسمنت في مراحله الأولى، وهذا يعني أن حجر الزاوية في خطط الصناعة يعتمد على تقنية ليست جاهزة بعد لإصلاح المشكلة.

قال توماس جيلو، الرئيس التنفيذي لشركة GCCA ، الذي حث صانعي السياسات والمستثمرين على التنسيق مع الصناعة لتطوير البنية التحتية اللازمة، “إنه ليس بالأمر السهل”.

بحلول عام 2030، تريد GCCA – التي طلبت المساعدة من الحكومات المحلية والجهات الفاعلة الأخرى في تغيير العرض- تطبيق تكنولوجيا احتجاز الكربون على المستوى الصناعي في 10 مصانع للأسمنت، يتم بناء أولها بواسطة شركة إنتاج الخرسانة الألمانية Heidelberg Cement في النرويج، حيث تأمل في امتصاص نصف ثاني أكسيد الكربون المنبعث من المصنع وتخزينه بشكل دائم، تسرد خارطة طريق GCCA 29 مشروعًا لاحتجاز الكربون في مراحل مختلفة من التطوير في مصانع الأسمنت في جميع أنحاء العالم.

بينما أشاد المحللون بخريطة الطريق لأهدافها الواقعية لعام 2050، فقد انتقدوا أيضًا التزاماتها الغامضة قصيرة الأجل بخفض الانبعاثات، لم يقدم أعضاء مجلس التعاون الخليجي حتى الآن التزامات مفصلة توضح كيفية خفض التلوث هذا العقد.
قال Guillotإن ذلك سيأتي في وقت لاحق من هذا العام، “ما نريد القيام به هو المضي قدمًا في الحديث حقًا وتحويل الالتزامات إلى أفعال ورؤى عالمية إلى متطلبات محلية.”

الحلول المستقبلية

هناك حلول على نطاق أصغر تظهر بوادر مبكرة من الوعد، في السويد، أظهرت دراسة تجريبية أجرتها شركة Vattenfall للطاقة أن الإسمنت يمكن تقنيًا صنعه من الكهرباء دون استخدام الوقود الأحفوري.
يستكشف باحثون آخرون كيف يمكن حقن ثاني أكسيد الكربون في الخرسانة المكسرة وإعادة استخدامها كمجموعة، في فرنسا ، نجحت إحدى الشركات في تحويل الغبار الجانبي للأسمنت إلى مجاميع خفيفة الوزن باستخدام ثاني أكسيد الكربون الملتقط في الموقع.

قال مارتن فان رون، كبير المسؤولين التجاريين في شركة Carbon8 Systems ، الشركة التي تقف وراء هذه التقنية، إن تكلفة التقاط الكربون لا تزال تشكل حاجزًا كبيرًا أمام مصنعي الأسمنت، من خلال تحويل النفايات إلى شيء قابل للاستخدام بدلاً من الدفع مقابل مكب النفايات، “نساعد في إزالة التكلفة من سلسلة التوريد وهذا بدوره يساعدنا في تبرير نفقات وضع الابتكار في الموقع.”

يمكن أيضًا تقليل البصمة الكربونية للخرسانة باستخدام أخشاب من مصادر مستدامة في البناء، لكن استبدال الخرسانة بالأخشاب على نطاق واسع سيضع ضغطًا هائلاً على غابات الكوكب المحاصرة .

قال خورخي دي بريتو، أستاذ الهندسة المدنية في جامعة لشبونة في البرتغال، الذي نشر دراسة تقيم بدائل الخرسانة الخضراء: “يعتقد معظم الناس أن الخرسانة لها تأثير كبير على البيئة، وهم على حق”، “لكن الخرسانة لها هذا التأثير لأنها أكثر المواد استخدامًا.”

تابعنا على تطبيق نبض