2 طن من الخرسانة سنويًا لكل شخص على هذا الكوكب.. 4 مليارات طن لصنع المباني والبنية التحتية الأخرى
يستخدم العالم كل عام 4 مليارات طن من الأسمنت لصنع الخرسانة التي تدخل في المباني والبنية التحتية الأخرى، فهو يترك بصمة كربونية ضخمة، ويأتي مع تكاليف أخرى أيضًا.
أستاذة الهندسة المدنية إلسابي كيرسلي، التي تجري أبحاثًا حول الأسمنت والخرسانة، تكشغ المزيد عن هذا المكون الأساسي للحياة الحديثة وتشرح بعض الأعمال التي يتم القيام بها لإيجاد بدائل.
• ما هو الاسمنت؟ كيف يتم صنعها، وأين؟
تم تسجيل براءة اختراع الأسمنت البورتلاندي لأول مرة في عام 1824 في ليدز (المملكة المتحدة) من قبل أحد عمال البناء، اكتشف أنه من الممكن لصق الطوب معًا باستخدام خليط من الطين والحجر الجيري الذي تم تسخينه وطحنه إلى مسحوق ناعم ثم خلطه بالماء.
من الناحية الكيميائية، يتكون الحجر الجيري بشكل رئيسي من كربونات الكالسيوم (CaCO₃) عندما يتم تسخينه، يتم إطلاق ثاني أكسيد الكربون (CO₂) في الغلاف الجوي، تاركًا خلفه أكسيد الكالسيوم (CaO) يمكن أن يتفاعل هذا كيميائيًا مع الماء ليتحول إلى مادة رابطة قوية.
يتكون الأسمنت البورتلاندي الحديث من مزيج من الحجر الجيري والطين، تعتمد جودة الأسمنت المصنع على عوامل مثل تماسك الحجر الجيري المستخرج، ودرجة الحرارة القصوى التي يتم الوصول إليها في الفرن المستخدم لتسخين المواد الخام ومدى دقة طحن المادة، الأسمنت الناعم والأسمنت المصنع في درجات حرارة أعلى عادة ما يكون أقوى.
لا يزال الأسمنت البورتلاندي يستخدم كمادة رابطة رئيسية للصق الرمل والحجر معًا لصنع الخرسانة.
تعتبر الخرسانة مادة البناء الحديثة الأكثر استخدامًا في العالم. تتكون المباني متعددة الطوابق والسدود والجسور وأعمال تنقية المياه وأنابيب مياه الأمطار وعوارض السكك الحديدية بشكل أساسي من الخرسانة المسلحة بالفولاذ.
لا توجد في العديد من البلدان الأفريقية مصادر مناسبة للحجر الجيري لتصنيع الأسمنت البورتلاندي، الدول التي تنتج أكبر قدر من الأسمنت هي الصين والهند وفيتنام.
تشير نتائج الأبحاث المبكرة إلى أن التربة اللاتريتية المتوفرة بكثرة في أجزاء كبيرة من أفريقيا يمكن استخدامها كمواد رابطة في الخرسانة عن طريق تسخين المواد إلى درجات حرارة منخفضة نسبيًا لتشكيل الطين المكلس.
يمكن طحن هذه المواد بالحجر الجيري أو بالحجر الجيري والأسمنت البورتلاندي لتكوين طين مكلس بالحجر الجيري أو أسمنت مكلس بالحجر الجيري، وسوف تكون قوية بالقدر الكافي لبناء بنية تحتية متينة وبأسعار معقولة في المناطق النامية.
• ما هي عيوب الاسمنت؟
يمكن أن ينبعث ما يصل إلى طن من ثاني أكسيد الكربون لكل طن من الأسمنت البورتلاندي المنتج، وتزداد البصمة البيئية لإنتاج الأسمنت بشكل أكبر من خلال الطاقة اللازمة لتسخين المواد الخام إلى درجات حرارة تصل إلى 1500 درجة مئوية لتشكيل الكلنكر الذي يتم بعد ذلك طحنه إلى مسحوق ناعم يباع كأسمنت.
تشير التقديرات إلى أنه يتم صب ما يقرب من 2 طن من الخرسانة سنويًا لكل شخص يعيش على هذا الكوكب، على الرغم من أن الأسمنت يشكل عادة حوالي 10٪ فقط من حجم الخرسانة، إلا أن الاستهلاك العالمي السنوي للأسمنت يزيد عن 4 مليارات طن .
صناعة الأسمنت مسؤولة عن انبعاث حوالي 2.5 مليار طن من ثاني أكسيد الكربون سنويًا، وهو ما يمثل حوالي 7٪ من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية .
وبالتالي لا يمكن أن يكون هناك شك في أنه من الضروري إزالة الكربون من صناعة الأسمنتن لقد تعهد كبار منتجي الأسمنت الدوليين بالحد من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون، عندما تم التوقيع على بروتوكول كيوتو، ومنذ عام 1997، قامت هذه الشركات باستثمارات كبيرة في الحد من آثارها البيئية.
كما أنه من المكلف أيضًا إنتاج أسمنت عالي الجودة يمكن استخدامه لإنتاج بنية تحتية خرسانية قوية بشكل مستمر، والتي ستستمر لعقود من الزمن دون الحاجة إلى صيانة كبيرة.
تتبع شركات تصنيع الأسمنت الكبيرة في جنوب إفريقيا المعايير الأوروبية لتصنيع الأسمنت.
في جنوب أفريقيا، تتطلب لوائح البناء أن تحتفظ الهيئة التنظيمية الوطنية للمواصفات الإجبارية بقائمة من المصنعين والمستوردين المصرح لهم ببيع خلطات الأسمنت المختلفة.
وعليهم الالتزام بمتطلبات قوة الأسمنت وتكوينه ومراقبة الجودة والقوانين البيئية والتعدينية والعملية بالإضافة إلى قواعد التمكين الاقتصادي. كل هذه لها عواقب تكلفة المنتج.
• ما هي الخيارات الأخرى هناك؟
هناك عدة طرق لتقليل البصمة الكربونية للأسمنت:
– استخدام مصادر الطاقة البديلة لتوليد الحرارة لصنع الأسمنت – بما في ذلك النفايات مثل الإطارات المطاطية
– طحن المواد بشكل أفضل والتسخين المسبق للحجر الجيري
– وضع المرشحات في المداخن للحد من الانبعاثات
– مزج الأسمنت البورتلاندي مع المواد التي هي منتجات ثانوية من الصناعات التحويلية الأخرى لتقليل حجم الحجر الجيري.
يحتوي الأسمنت المخلوط على منتجات ثانوية مثل خبث الفرن العالي الناتج عن صناعة الصلب والرماد الناعم المتجمع في مداخن محطات الطاقة التي تعمل بالفحم، من خلال مراقبة الجودة الموثوقة، يمكن للأسمنت المخلوط أن يحسن قوة ومتانة البنية التحتية الخرسانية،
تركز الأبحاث الدولية الحالية على أنواع الموثقات البديلة، معظم الأسمنت الذي يباع في جنوب أفريقيا الآن مخلوط، ويحتوي على نسب متفاوتة من الرماد المتطاير والخبث.
• ما هو وضع صناعة الأسمنت في أفريقيا؟
يمتلك موردو الأسمنت في جنوب إفريقيا القدرة على تصنيع 22 مليون طن من الأسمنت سنويًا، ولكن بسبب نقص الإنفاق على البنية التحتية المحلية منذ 2019، انخفض الطلب المحلين وتم إنتاج حوالي 13 مليون طن فقط في عام 2022.
وبسبب الافتقار إلى مصادر مناسبة للحجر الجيري، تضطر العديد من البلدان الأفريقية إلى دفع أسعار مرتفعة مقابل الأسمنت المستورد الذي يتم نقله عبر مسافات كبيرة.
وقد أدى الافتقار إلى لوائح البناء المحلية ومرافق الاختبار إلى تمكين المستوردين عديمي الضمير من جلب منتجات دون المستوى المطلوب إلى هذه الأسواق.
في الماضي القريب، تمكنت الصين والهند وفيتنام من إنتاج وتصدير الأسمنت الرخيص نسبيًا، حيث لم يكن عليهم الالتزام بمتطلبات التصنيع الصارمة، وقوانين العمل والتعدين وحماية البيئة التي تطبقها معظم الدول المتقدمة.
ولم تبدأ الصين إلا مؤخرا في تطبيق قوانين حماية البيئة.
