Xu hướng giảm phát thải ô nhiễm trong sản xuất xi măng

27/03/2020 KH&CN nước ngoài

Được sử dụng rộng rãi trong xây dựng, mỗi năm toàn cầu sản xuất hơn 4 tỷ tấn xi măng, phát sinh lượng bụi và khí thải rất lớn, là một trong những thủ phạm chính gây ô nhiễm môi trường và biến đổi khí hậu. Tìm kiếm các giải pháp giảm tác động tiêu cực đến môi trường trong sản xuất xi măng được chú trọng từ hơn hai thập kỷ qua, đến nay các nhà khoa học vẫn còn đang quan tâm.

Sản xuất xi măng

Là chất kết dính thủy lực, dạng bột mịn màu đen xám, xi măng là nguyên liệu chính để sản xuất vữa và bê tông. Xi măng được sản xuất từ các nguyên liệu thô như đá vôi, đất sét, cát. Các nguyên liệu thô được nghiền nhỏ và nung để tạo ra clinker, sau đó clinker được nghiền mịn và bổ sung thêm thạch cao cùng các phụ gia để làm ra xi măng. BĐ1 và BĐ2 mô tả thành phần và quy trình sản xuất xi măng và bê tông.

BĐ1: Thành phần của xi măng và bê tông

Nguồn: Clément Bonnet, Samuel Carcanague, Emmanuel Hache, Aymen Jabberi, Gondia Sokhna Seck, Marine Simoë; The impact of future generation on cement demand: An Assessment based on Climate Scenarios.

BĐ2: Quy trình sản xuất xi măng

Ghi chú: 1 GJ/tấn = 10⁹ Joules/tấn; năng lượng sử dụng và lượng khí thải thay đổi tùy thuộc công nghệ sản xuất xi măng.

Xu hướng đô thị hóa và phát triển dân số trên toàn cầu làm tăng nhu cầu xi măng trên thế giới. Sản lượng xi măng toàn cầu năm 2000 chỉ trên 1.500 triệu tấn, năm 2010 là 3.270 triệu tấn và năm 2017 tăng trên 4.000 triệu tấn (BĐ3).

BĐ3: Phát triển sản lượng xi măng trên thế giới

Trung Quốc là nước có sản lượng xi măng lớn nhất thế giới, lên đến 2.200 triệu tấn năm 2019, kế đến là Ấn Độ, Việt Nam và Mỹ, sản lượng lần lượt là 320, 95, 89 triệu tấn (BĐ4). Dự báo đến năm 2030 sản lượng xi măng toàn cầu sẽ tăng lên 4.830 triệu tấn.

BĐ4: Sản lượng các nước sản xuất xi măng hàng đầu thế giới

Nguồn: statista.com

Phát thải ô nhiễm

Sản xuất xi măng là ngành công nghiệp gây tác động xấu đến môi trường. Các khâu khai thác, nghiền đất đá, xi măng tạo ra bụi; nung luyện clinker tiêu tốn nhiều năng lượng và phát thải khí CO₂, CO, NOx, SOx gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Riêng khâu sản xuất clinker phát sinh khoảng 750 kgCO₂/1 tấn clinker, chiếm 2/3 phát thải CO₂trong cả quy trình sản xuất xi măng, phần phát thải còn lại từ đốt cháy nhiên liệu. Thêm vào đó là hiệu suất sử dụng nhiệt và điện chưa tối ưu đã làm tăng ảnh hưởng xấu đến môi trường. Trung Quốc và Ấn độ là những nước có sản lượng xi măng lớn nên song hành với việc gây ô nhiễm và làm phát thải nhiều khí nhà kính (BĐ5).

BĐ5: Sản lượng và phát thải khí CO₂ trong sản xuất xi măng ở các nước