Если верить отчету, опубликованному Европейским Союзом, цементная промышленность каждый год загрязняет атмосферу 4 миллиардами тонн углекислого газа - это 8% от общего объема выбросов СО2. Здесь учитывается не только сжигаемое ископаемое топливо, необходимое для производства цемента. В конце концов, некоторую часть этого горючего можно заменить чем-то менее вредным для экологии. Огромную роль играют химические процессы, происходящие непосредственно с цементом. И хорошая новость заключается в том, что эта химия не является чем-то незыблемым. Ситуацию можно развернуть на 180 градусов, начав использовать углекислый газ для создания строительных материалов, которые все равно применяются для возведения тех или иных конструкций.
Сегодня в основном используется так называемый портландцемент. Рецепт его изготовления может варьироваться, но сам принцип довольно прост - берем известняк и глину, смешиваем их, а затем долго нагреваем. В результате получается клинкер, и именно при его производстве выделяется тревожащий экологов всего мира углерод. Дело в том, что известняк по большей части состоит из карбоната кальция. Его нагревание приводит к тому, что он распадается на оксид кальция и CO2. Первый вступает в реакцию с диоксидом кремния из глины, а второй выбрасывается в атмосферу. В среднем на килограмм полученного клинкера генерируется около полукилограмма углекислого газа. За год только этот процесс дает 1.4 миллиарда тонн СО2.
Во время своей службы цемент поглощает небольшое количество углекислого газа. Тот в присутствии воды вступает в реакцию с оксидом кальция, воссоздавая карбонат кальция. Этот процесс продолжается в течение всего срока службы конечного продукта, то есть бетонные здания и сооружения высасывают CO2 из атмосферы. Что, конечно же, приятно осознавать. Однако до полного баланса здесь очень далеко. Исследование от 2016 года показало, что в период с 1930 по 2013 год весь бетон, имеющийся на планете, поглощал лишь около 43% углерода, выделявшегося при производстве цемента за тот же период времени.
Как бы то ни было, исследователи ищут способы уменьшить углеродный след цемента. Изучается возможность переключения на более экологичные источники энергии при его производстве. Также проводятся эксперименты с уменьшением количества клинкера и его замены другими материалами, многие из которых являются отходами промышленных процессов. Это, например, зола, остающаяся после сжигания угля, и шлак от выплавки чугуна и стали. Здесь, однако, революционных прорывов пока не просматривается. Чего не скажешь о технологиях, предлагающих в корне переосмыслить химию производства цемента.
Одна из них разрабатывается компанией «Solidia Technologies» и, по словам авторов, позволит использовать углекислый газ в качестве исходного материала для производства интересующего нас продукта. Поначалу цемент здесь мало чем отличается от традиционного - он тоже состоит из глины и известняка. Но, снизив количество последнего компонента, авторы технологии смогли уменьшить температуру нагрева смеси, сделав процесс менее опасным для окружающей среды. Однако основная хитрость применена уже на следующем этапе. Обычно для производства бетона нужно смешать портландцемент, воду и гравий, и дать им затвердеть в течение нескольких недель. Всё это время вода не просто испаряется - она вступает в реакции с компонентами цемента. А в технологии, предложенной компанией «Solidia», она заменена на углекислый газ.
Здесь бетон затвердевает в камере, заполненной CO2. Также недавно была разработана методика, позволяющая добиться этого в полевых условиях. Сегодня производитель вынужден покупать углекислый газ на стороне, однако он утверждает, что может объединить свои мощности с любым предприятием, где этот компонент в большом количестве генерируется в качестве побочного продукта. Отмечается также, что химические реакции с участием СО2 происходят гораздо быстрее, чем с водой, и окончательное затвердевание завершается уже через 24 часа.
Компания продвигает свою технологию, делая упор на экологичности бетона, его прочности и скорости «приготовления». Она пытается представить продукт, который будет востребован в строительной индустрии. Но хорошие и правильные идеи не всегда встречаются всеобщим одобрением. Люди, изобретающие и продвигающие новые, прогрессивные технологии, часто жалуются на косность мышления, нежелание отказываться от надежных, привычных методов извлечения финансовой прибыли. Любой «зеленый» цемент должен будет убедить производителей в своей коммерческой жизнеспособности, прежде чем они перейдут на его использование. Так что эта революция не будет легкой и быстрой.
