إزالة الكربون من إنتاج الأسمنت والخرسانة شرط أساسي في تحقيق العالم الأهداف المناخية

باعتبارها واحدة من أكثر الصناعات تلويثا في العالم، فإن إزالة الكربون من إنتاج الأسمنت والخرسانة أمر بالغ الأهمية إذا أردنا الوصول إلى أهداف صافي الانبعاثات بحلول عام 2050 والحد من ظاهرة الاحتباس الحراري بما لا يتجاوز 1.5 درجة مئوية عن مستويات ما قبل الصناعة.

ويجب على الموردين أن يفكروا بجرأة فيما يتعلق بالحجم والتكنولوجيا؛ ليس فقط للحد من انبعاثات الكربون من العمليات الحالية، ولكن لإعادة تصور كيفية إنتاج الأسمنت.

ويشمل ذلك الابتعاد عن أساليب ومواد تصنيع أسمنت بورتلاند التقليدية كثيفة الكربون، وتطوير حلول تقلل من كمية الكلنكر المطلوبة.

يعد إنتاج الكلنكر إلى حد بعيد المرحلة الأكثر كثافة للكربون في إنتاج الأسمنت والخرسانة، حيث يساهم بنسبة 88% من إجمالي انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الحالية للقطاع من حرق الوقود للسماح للأفران بالوصول إلى 1450 درجة مئوية المطلوبة للكلنكر ومن خلال التفاعل الكيميائي الطبيعي، من تكليس الحجر الجيري .

لربط موردي الأسمنت والخرسانة التي تقترب من الصفر مع الجهات الفاعلة في الطلب، والمساعدة في عرض وتوسيع نطاق تقنيات إزالة الكربون بشكل كبير، أطلق تحالف المحركون الأوائل (FMC)، وهو أكبر إشارة لطلب القطاع الخاص في العالم على تقنيات المناخ الناشئة، مركز الموردين الأوائل في يناير 2024.

إنه مستودع عالمي متنامي للموردين والتقنيات التي تهدف إلى تلبية حدود التزام FMC عبر القطاعات ذات الانبعاثات العالية بحلول عام 2030، ويضم حتى الآن أكثر من 80 مشروعًا لإزالة الكربون ويعرض معلومات حول تكنولوجيا المشاريع ونضجها وجغرافيتها وتاريخ استعدادها وحالتها الحالية. مستوى الجاهزية التكنولوجية حسب إفصاحات هذه الشركات.

وفي قطاع الأسمنت والخرسانة، يوجد حاليًا أكثر من 30 مشروعًا، ومن المقرر إضافة المزيد قريبًا.

العمليات والمواد البديلة

يقوم بعض الموردين بإعادة تصور عملية إنتاج الأسمنت والخرسانة من حيث العملية والكيمياء والمواد الخام. بل إن بعض الحلول لديها القدرة على أن تكون سلبية للكربون، وهو ما يمكن أن يحول صناعة الأسمنت والخرسانة من ملوث إلى حل مناخي. يمكن أن تتحول صناعة الأسمنت والخرسانة في المستقبل من مصدر ملوث إلى حل لتغير المناخ.

أحد هذه المشاركات في مركز الموردين الأول هو مصنع بريمستون التجريبي في ولاية نيفادا، والذي يتضمن تكنولوجيا تنتج كلاً من أسمنت بورتلاند العادي والمواد الأسمنتية التكميلية – التي تقلل من كمية الكلنكر المطلوبة في الأسمنت – من صخور السيليكات الخالية من الكربون.

تنتج نفس الصخرة أيضًا بقايا المغنيسيوم، والتي ترتبط بثاني أكسيد الكربون وتزيله بشكل دائم من الغلاف الجوي. وفي الوقت نفسه، تجمع مشاريع مركز الموردين الأول التابع لشركة Sublime ، والموجودة أيضًا في الولايات المتحدة، بين عمليات ومواد إنتاج الأسمنت البديلة.

يستخدم Sublime عملية كهروكيميائية في درجة الحرارة المحيطة يمكنها تحويل الصخور غير الكربونية والمواد الأولية الصناعية المتوفرة بكثرة إلى أسمنت هيدروليكي، والذي يتصلب عند مزجه بالماء.

تستخدم الشركة تكنولوجيا العمليات البديلة، التي تستخدم محللًا كهربائيًا في درجة الحرارة المحيطة مع طاقة متجددة ومواد خام غير كربونية، مما يقلل الانبعاثات المعتمدة على الطاقة والتكليس.

تعمل العروض المقدمة من مركز الموردين الأول التابع لشركة CarbonBuilt على إزالة الكربون من إنتاج الخرسانة من خلال استبدال الأسمنت واستخدام ثاني أكسيد الكربون.

تستبدل عمليتهم الأسمنت التقليدي بمادة رابطة بديلة منخفضة الكربون وغنية بالكالسيوم، والتي تتفاعل كيميائيًا مع ثاني أكسيد الكربون المحتجز، مما يؤدي إلى تقوية الخرسانة وتخزين ثاني أكسيد الكربون بشكل دائم.

تعمل هذه العملية على تقليل البصمة الكربونية للكتل الخرسانية بنسبة 70% أو أكثر، وتم نشرها تجاريًا في الولايات المتحدة. تلبي الكتل جميع معايير الأداء الحالية ويمكن استخدامها كبديل مماثل للكتل التقليدية.

تنتج مشاريع Fortera’s First Supply Hub الأسمنت الجديد بنسبة 70% أقل من ثاني أكسيد الكربون باستخدام مصادر الوقود التقليدية، وحتى انبعاثات أقل عند تشغيلها باستخدام النفايات البلدية والكتلة الحيوية باستخدام عملية تمعدن ثاني أكسيد الكربون ReCarb.

وتسمح عمليتهم أيضًا باستخدام أكثر كفاءة للأفران الكهربائية نظرًا لانخفاض متطلبات درجة حرارة المعالجة، مما يفتح الطريق أمام الأسمنت المحايد للكربون عند دمجه مع الطاقة الخضراء، علاوة على ذلك، يستخدم الحل الذي تقدمه شركة Chement في مركز الموردين الأول الكهرباء المتجددة بدلاً من الأفران التي تعمل بالفحم، مع استخدام نفس المواد الخام المستخدمة في إنتاج الأسمنت التقليدي، وهذا يقلل من الطاقة المستخدمة ويتيح حلول احتجاز الكربون بشكل أسهل من طرق الإنتاج التقليدية.

دمج المواد المعاد تدويرها في إنتاج الأسمنت

يعد دمج المواد المعاد تدويرها في إنتاج الأسمنت أمرًا يتطلع العديد من الموردين إلى تحقيقه. قدمت شركة Saferock النرويجية مشاريع كيمياء الأسمنت البديلة ذات انبعاثات ثاني أكسيد الكربون المنخفضة إلى مركز الموردين الأول.

يقلل منتجهم من انبعاثات الكربون المرتبطة بالخرسانة وتراكم النفايات في صناعة التعدين باستخدام مخلفات المناجم والركام والمنشطات لصنع خرسانة مستدامة بدلاً من الطريقة التقليدية لخلط الأسمنت عالي الكربون والركام والماء.

تعمل خرسانة Saferock على تقليل انبعاثات الكربون بنسبة تزيد عن 80% مقارنة بمعايير الصناعة، بالإضافة إلى ذلك، فإن منتج Re-ment الخاص بالشركة السويدية Cemvision عبارة عن أسمنت يحتوي على نسبة كربون قريبة من الصفر مصنوع من مواد غنية بأكسيد الكالسيوم من صناعات أخرى، مع وجود الكربون المتجسد بالفعل تحت عتبة FMC.

Ecocem هي شركة أوروبية لمواد البناء تعيد النظر في إنتاج الأسمنت، تستخدم مشاريع مركز الموردين الأول الخاصة بهم تقنية ACT المتقدمة، والتي تستخدم الاستخدام الفعال للكلنكر والمواد الأسمنتية التكميلية في الأسمنت والخرسانة، مما يؤدي إلى انخفاض بنسبة 70٪ في البصمة الكربونية عند مستويات قابلة للتطوير، وهو أمر صعب جدًا عادةً بالنسبة للأسمنت منخفض الكربون ليحقق.

احتجاز الكربون واستخدامه وتخزينه

تتيح تقنية احتجاز الكربون واستخدامه وتخزينه (CCUS) احتجاز الكربون من إنتاج الكلنكر، مما يساعد على تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي.

ويمكن تخزينه أو استخدامه في العديد من الصناعات، مما يساهم في دائرية عمليات الإنتاج. يتمثل أحد العناصر الأساسية في خارطة طريق صافي الانبعاثات الصفرية الصادرة عن الاتحاد العالمي للأسمنت والخرسانة في “إعادة تقييم ثاني أكسيد الكربون كسلعة قابلة للاستخدام وليس كمنتج نفايات”، لا سيما أنها تشير إلى أن احتجاز ثاني أكسيد الكربون واستخدامه سيساهم بنسبة 36% في تخفيضات ثاني أكسيد الكربون بحلول عام 2050.

وهذا هو أكبر مساهم منفرد في تخفيضات انبعاثات الصناعة بسبب التطوير والتوسع الوليد نسبيًا في العمليات والمواد البديلة، تم تضمين ستة مشاريع لالتقاط وتخزين الكربون وتخزينه في جميع أنحاء أمريكا الشمالية وأوروبا في مركز الموردين الأول.

المواد الأسمنتية التكميلية

تعتبر المواد الأسمنتية التكميلية (SCMs) أداة مهمة في طريق الصناعة إلى صافي الصفر، حيث أن استخدامها في الأسمنت يقلل من كمية الكلنكر المطلوبة.

تستخدم شركة Holcim، عضو FMC Trucking، أنظمة إدارة النفايات الصلبة القائمة على الوقود الأحفوري مثل الخبث، وهو منتج ثانوي من إنتاج الصلب، في مشروع الأسمنت ECOPlanet الخاص بها في مركز الموردين الأول.

يهدف مشروع ECOPlanet 2.0 طويل المدى إلى استبدال نماذج SCM القائمة على الحفريات ببدائل مثل الطين المكلس.

ومع انخفاض توافر أنظمة إدارة سلسلة التوريد القائمة على الوقود الأحفوري خلال السنوات القليلة المقبلة بسبب تطور سلاسل القيمة الصناعية، ستصبح أنظمة إدارة سلسلة التوريد البديلة أكثر أهمية.

وتشير تقديرات مجلس التعاون الخليجي إلى أن خفض نسبة الكلنكر والمواد الرابطة من المتوسط العالمي الحالي البالغ 0.63 إلى 0.52 يمكن أن يزيد من حجم سلاسل التوريد الصغيرة المستخدمة بنسبة 26% في عام 2050 ويؤدي إلى خفض تراكمي للانبعاثات يصل إلى 18% .

تلعب العديد من الحلول دورًا في إزالة الكربون من صناعة الأسمنت والخرسانة، ويمكن لمجموعات الحلول أن توفر لها أفضل فرصة للوصول إلى أهدافها الصافية الصفرية، وهي تشمل توسيع نطاق تقنيات وحلول إزالة الكربون الحالية عبر مناطق جغرافية مختلفة، والابتكار الذي يؤدي إلى تطبيق عمليات وتقنيات ومواد جديدة.

حتى أن الأسمنت والخرسانة منخفضي الكربون للغاية يمكن أن يكونا سلبيين للكربون بسبب السمة الطبيعية للخرسانة المتمثلة في إعادة الكربنة، وهو شكل من أشكال بالوعة الكربون التي تمتص ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي.

إذا كانت شركتك تهدف إلى الوصول إلى عتبة FMC قريبة من الصفر بحلول عام 2030، فإن إدخال مشاريعك في First الموردين Hub يعد وسيلة مفيدة للتواصل مع المشترين المحتملين للمنتجات الخالية من الكربون بشكل كبير.