Το τσιμέντο είναι ένα από εκείνα τα υλικά που δεν μας απασχολούν μέχρι να εμφανιστούν ρωγμές σε μία γέφυρα, στο σπίτι μας ή στο πεζοδρόμιο. Ωστόσο, είναι το παν στις σύγχρονες υποδομές: η κόλλα που ενώνει το σκυρόδεμα, το θεμελιώδες δομικό υλικό του πολιτισμού. Χωρίς τσιμέντο δεν θα είχαμε δρόμους, γέφυρες, ουρανοξύστες ή οποιαδήποτε άλλη υποδομή στην οποία βασιζόμαστε καθημερινά.
Και όμως, παρά την πανταχού παρουσία και την ανθεκτικότητά του, το τσιμέντο επηρεάζει επίσης το κλίμα. Το Παγκόσμιο Οικονομικό Φόρουμ εκτιμά ότι η παραγωγή τσιμέντου συμβάλλει παγκοσμίως περίπου στο 8% του συνόλου των εκπομπών CO₂. Αυτό ισοδυναμεί — σε όρους εκπομπών — με το σύνολο του στόλου επιβατικών αυτοκινήτων παγκοσμίως.
Για να κατανοήσουμε γιατί είναι τόσο δύσκολο να απανθρακοποιηθεί το τσιμέντο, πρέπει να ξέρουμε πώς παράγεται. Η βασική πρώτη ύλη είναι ο ασβεστόλιθος. Ο ασβεστόλιθος θερμαίνεται σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες και αποσυντίθεται σε ασβέστη και ένα ρεύμα αερίου CO₂. Ο ασβέστης στη συνέχεια αναμιγνύεται με άλλα πρόσθετα για την παραγωγή τσιμέντου.
Οι πιέσεις στη βιομηχανία τσιμέντου για το «πρασίνισμα» των δραστηριοτήτων τους συνεχώς αυξάνεται και ο τομέας του τσιμέντου βρίσκεται σταθερά στο επίκεντρο της προσοχής, όπως επισημαίνεται σε άρθρο που δημοσιεύει το Forbes. Στην Ευρώπη, για παράδειγμα, το Σύστημα Εμπορίας Εκπομπών της ΕΕ (EU Emissions Trading System) αποτελεί βασικό εργαλείο της πολιτικής για τις βιομηχανικές εκπομπές. Η τιμή του άνθρακα στο EU ETS κυμάνθηκε γύρω στα 70 ευρώ ανά τόνο CO₂ τους τελευταίους μήνες και συνεχίζει να αυξάνεται. Αυτό δημιουργεί κόστος για τις βιομηχανίες με υψηλές εκπομπές — συμπεριλαμβανομένου του τσιμέντου — το οποίο με τη σειρά του αναγκάζει τους παραγωγούς να εξετάσουν εναλλακτικές λύσεις ή αναβαθμίσεις.
Αυτή η δυναμική αναγκάζει τους μεγάλους παραγωγούς τσιμέντου να αρχίσουν να αναζητούν λύσεις χαμηλών εκπομπών άνθρακα.
Ο δρόμος για ένα πιο πράσινο τσιμέντο
Υπάρχουν τέσσερις κύριοι δρόμοι που ακολουθούνται για την αντιμετώπιση των εκπομπών του τσιμέντου. Κανένας από αυτούς δεν είναι εύκολος:
1.Μείωση της ποσότητας τσιμέντου που χρησιμοποιείται και ανάμειξή του με εναλλακτικά συνδετικά υλικά. Αυτά είναι τα λεγόμενα συμπληρωματικά τσιμεντοειδή υλικά: ιπτάμενη τέφρα, σκωρία χάλυβα, ηφαιστειακή τέφρα, ποζολάνες κ.λπ. Αντικαθιστώντας μέρος του τσιμέντου με SCM, μειώνεται το αποτύπωμα άνθρακα του σκυροδέματος. Ωστόσο, η προσέγγιση αυτή έχει όρια καθώς δεν μπορεί να ξεπεραστεί εντελώς το τσιμέντο, επειδή οι ιδιότητες του υλικού (αντοχή, ανθεκτικότητα, χρόνος πήξης) είναι σημαντικές για τις υποδομές.
2.Ηλεκτρονική θέρμανση ή χρήση έμμεσης θέρμανσης. Αντί για την καύση ορυκτών καυσίμων προκειμένου να θερμανθεί ο κλίβανος, χρησιμοποιείται ηλεκτρική ενέργεια ή εναλλακτικές πηγές θερμότητας (π.χ. πλάσμα, ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, απορριπτόμενη θερμότητα). Αυτό αντιμετωπίζει το τμήμα των εκπομπών που προέρχεται από την καύση καυσίμων (~το ένα τρίτο). Ωστόσο, αφήνει τις εκπομπές από τη χημική πύρωση σε μεγάλο βαθμό ανεπηρέαστες, αντιμετωπίζοντας μόνο ένα μέρος του προβλήματος.
3.Αντικατάσταση της πρώτης ύλης ασβεστόλιθου και χρήση διαφορετικών χημικών στοιχείων πετρωμάτων. Τέτοια εναλλακτική είναι για παράδειγμα το πυριτικό ασβέστιο αντί για ανθρακικό ασβέστιο. Επειδή ο βράχος έχει ελάχιστο ή καθόλου άνθρακα που να απελευθερώνεται στο στάδιο της αποσύνθεσης, οι εκπομπές της διαδικασίας είναι πολύ χαμηλότερες (ή μηδενικές). Ωστόσο, υπάρχουν σημαντικά εμπόδια: τα ορυχεία πυριτικών ασβεστίων είναι σπάνια, η ανάπτυξη και η αδειοδότηση μπορεί να διαρκέσει δεκαετίες (30 χρόνια κατά μέσο όρο) και οι νέες χημικές συνθέσεις τσιμέντου αντιμετωπίζουν σημαντικά εμπόδια σε επίπεδο κανονισμών, κωδίκων, υιοθέτησης προτύπων και εφοδιαστικής αλυσίδας
4.Δέσμευση και αποθήκευση άνθρακα. Δέσμευση του CO₂ που εκλύεται από τον αγωγό του κλιβάνου, συμπίεση και αποθήκευση υπόγεια (ή αξιοποίησή του). Αυτή η τεχνολογία είναι βιομηχανικά ώριμη σε ανάλογες βιομηχανίες και τώρα δοκιμάζεται πιλοτικά στην τσιμεντοβιομηχανία. Η γερμανική εταιρεία Heidelberg ξεκίνησε πρόσφατα τη λειτουργία της πρώτης βιομηχανικής κλίμακας δέσμευσης άνθρακα σε τσιμεντοβιομηχανία στη Νορβηγία. Η πρόκληση είναι το υψηλό κόστος κεφαλαιουχικών δαπανών και η αναβάθμιση του εξοπλισμού. Ωστόσο, για την πλήρη απαλλαγή από τον άνθρακα, αυτή είναι αναμφισβήτητα η μόνη επιλογή που καλύπτει σήμερα ολόκληρη την αλυσίδα εκπομπών.
Γιατί είναι τόσο δύσκολη η απαλλαγή από τον άνθρακα
Μπορεί να αναρωτηθεί κανείς: αν οι τεχνολογικές λύσεις είναι γνωστές, γιατί το τσιμέντο δεν έχει ήδη από-ανθρακοποιηθεί; Η απάντηση είναι ότι η βιομηχανία στηρίζεται σε τρισεκατομμύρια δολάρια υφιστάμενων περιουσιακών στοιχείων — κλιβάνους, αλυσίδες εφοδιασμού, ορυχεία, δίκτυα διανομής, κώδικες, τεχνικά πρότυπα που έχουν αναπτυχθεί κατά τη διάρκεια δεκαετιών. Μιλάμε για τεχνολογία αιώνων, βαθιά ριζωμένη στην οικονομία του δομημένου περιβάλλοντος. Είναι μη ρεαλιστικό να περιμένουμε ότι μια εντελώς νέα διαδικασία ή τεχνολογία θα αντικαταστήσει απλά αυτόν τον εξοπλισμό από τη μια μέρα στην άλλη.
Επιπλέον, η βιομηχανία είναι απρόθυμη να αναλάβει το ρίσκο. Οι υποδομές δεν ευνοούν τα μη δοκιμασμένα υλικά. Η έγκριση κωδίκων, η πιστοποίηση και η επίτευξη της ίδιας απόδοσης με το συνηθισμένο τσιμέντο Πόρτλαντ έχουν τεράστια σημασία. Η αλλαγή πρώτων υλών ή χημικών ουσιών σημαίνει συχνά την αναδιαμόρφωση ολόκληρων αλυσίδων αξίας, την επανεκπαίδευση των εργαζομένων και την αναδιατύπωση των προτύπων. Για τον λόγο αυτό η απαλλαγή του τσιμέντου από τον άνθρακα δεν είναι απλώς ένα πρόβλημα στοιχείων και αριθμών — είναι μια πρόκληση για τα συστήματα και τους θεσμούς.
Παρόλα αυτά υπάρχει κάποια κινητικότητα. Για παράδειγμα, η CRH, ένας παγκόσμιος γίγαντας στον τομέα των δομικών υλικών, ανακοίνωσε πρόσφατα την εξαγορά της Eco Materials, ενός βορειοαμερικανικού προμηθευτή SCM και εναλλακτικών τσιμέντων χαμηλών εκπομπών άνθρακα, έναντι 2,1 δισεκατομμυρίων δολαρίων. Η αμερικανική νεοφυής επιχείρηση TerraCO2 ολοκλήρωσε έναν γύρο χρηματοδότησης ύψους 124,5 εκατομμυρίων δολαρίων για την επέκταση των SCM χαμηλών εκπομπών άνθρακα. Επιπλέον, αναδύονται συνεργασίες μεταξύ τεχνολογικών κολοσσών που κατασκευάζουν data centers, όπως η Microsoft και η Amazon, με προμηθευτές τσιμέντου χαμηλών εκπομπών άνθρακα, που αποτελούν πλέον πιο δημοφιλή επιλογή. Αυτά είναι τα πρώτα βήματα ενός τομέα που τελικά αλλάζει.
Πώς θα είναι το μέλλον των βιώσιμων δομικών υλικών
Για να είναι αξιόπιστη σε μεγάλη κλίμακα, μια ιδανική λύση απανθρακοποίησης για το τσιμέντο πρέπει να πληροί διάφορες προϋποθέσεις:
- Να λειτουργεί με την υπάρχουσα αλυσίδα εφοδιασμού, αντί να επιχειρεί να την αντικαταστήσει εντελώς από τη μια μέρα στην άλλη.
- Να μειώνει όχι μόνο τις εκπομπές, αλλά και την κατανάλωση ενέργειας και το κόστος, ώστε να αποτελεί μια εμπορικά λογική επιλογή και όχι απλώς μια οικολογική επιλογή υψηλού κόστους.
- Να είναι έτοιμη για αναβάθμιση και να παράγει ακριβώς το ίδιο τσιμέντο (συνηθισμένο τσιμέντο Πόρτλαντ) που χρησιμοποιεί ήδη η βιομηχανία, ώστε να μην χρειάζεται να επανασχεδιαστούν οι υποδομές, οι κώδικες και οι κατασκευαστικές πρακτικές.
Το τσιμέντο χτίζει τον κόσμο μας, αλλά επιβαρύνει το κλίμα μας. Η απανθρακοποίησή του θα απαιτήσει εφευρέσεις στους τομείς της επιστήμης των υλικών, της ηλεκτροχημείας και της μηχανικής διεργασιών. Αλλά εκεί βρίσκεται και η ευκαιρία. Όπως υπογραμμίζεται στο άρθρο που δημοσιεύει το Forbes,το τσιμέντο είναι μια παγκόσμια αγορά αξίας 400 δισεκατομμυρίων δολαρίων, σύμφωνα με εκτίμηση της S&P Global, με πολλά άλυτα προβλήματα. Το επόμενο κύμα καινοτομιών στην κλιματική τεχνολογία μπορεί να μην προέλθει από το λογισμικό, αλλά από τον κλίβανο. Για τους επιχειρηματίες, τους επενδυτές και τους μηχανικούς, αυτό είναι το μέτωπο που χρειάζεται ακόμα πρωτοπόρους. Οι νεοφυείς επιχειρήσεις που μπορούν να μετατρέψουν το βράχο σε πόρο χαμηλών εκπομπών άνθρακα δεν θα μειώσουν απλώς τις εκπομπές — θα ξαναχτίσουν τα θεμέλια του σύγχρονου πολιτισμού.
