Телефон в лондонской штаб-квартире Novacem Limited постоянно звонит. И действительно, нетрудно понять, почему. Компания Novacem, которая выросла из исследований, проведенных в Имперском колледже в столице Соединенного Королевства, и до сих пор находится в университете, разрабатывает цемент, который, по ее словам, будет углеродно-отрицательным, что, как следует из названия, означает, что цемент действительно впитывает влагу. больше углекислого газа, чем выбрасывается при его производстве. Отсюда и все телефонные звонки от экологичных строителей.
" Людям нравится эта идея, они постоянно звонят нам и говорят: "Мы строим то или это; могу ли я получить цемент?", - говорит Джон Прендергаст, менеджер по стратегии и планированию Novacem. Однако ни один человек, который с нетерпением искал цемент у Novacem, не повесил трубку довольным. «К сожалению, это не тот проект, который можно решить за одну ночь, - говорит Прендергаст. «За этим стоит много науки, и еще больше предстоит сделать». Прендергаст говорит, что Novacem надеется выпустить пилотный продукт к 2014 году.
Novacem - лишь одна из многих глобальных компаний, включая Calera в Калифорнии и канадскую Carbon Sense Solutions, которые отвечают на подобные звонки и, по крайней мере, на данный момент, отказывают людям. Но тот факт, что существует такой большой интерес к зеленому цементу, является хорошим показателем того, почему множество компаний и исследователей пытаются воплотить его в жизнь. И рынок для него может быть потенциально огромным, потому что, откровенно говоря, стандартный портландцемент, который при смешивании с водой и другими материалами затвердевает в бетон, вездесущий строительный материал, настолько небезопасен для окружающей среды. В самом деле, только на производство цемента приходится 5 процентов антропогенных выбросов углекислого газа, уступая только некоторым очевидным виновникам, включая сжигание ископаемого топлива для производства электроэнергии, транспорта и производства железа и стали. Этот процент может легко возрасти, поскольку Китай и Индия продолжают свою стремительную индустриализацию и строительный бум.
Очевидно, что замена выделяющего углерод цемента заменителем, который действительно снижает выбросы, была бы огромной выгодой. Читайте дальше, чтобы узнать о различных подходах к решению этой очень важной задачи.
В поисках углеродоотрицательного цемента
Прежде чем рассматривать подход, который используют Novacem и другие экологически чистые цементные компании, давайте посмотрим, как производится обычный старый портландцемент. И под старым мы действительно подразумеваем старый: процесс изготовления портландцемента был открыт в начале 1800-х годов английским каменщиком и с тех пор практически не изменился. В двух словах, 3 миллиарда тонн цемента, которые ежегодно перерабатываются в 30 миллиардов тонн бетона, производятся путем выкапывания известняка, который в основном состоит из останков морских животных.
Преобразование древних раковин морских существ, из которых состоит известняк, в цемент приводит к двум вещам, которые приводят к значительным выбросам углерода. Прежде всего, известняк должен быть нагрет до температуры более 2 500 градусов по Фаренгейту (1 371 градус Цельсия), чтобы превратить его в цемент, процедура, которая, очевидно, требует потребления большого количества ископаемого топлива. В то же время известняк выделяет значительное количество углерода - карбонат кальция внедряется в известняк - при нагревании до таких высоких температур. В целом, при традиционном подходе к производству портландцемента выделяется почти 1800 фунтов (816 кг) углекислого газа на каждую тонну производимого цемента. По мнению многих ученых, эти повышенные выбросы углерода, в свою очередь, вызывают потепление климата Земли и множество неблагоприятных последствий, таких как более суровая погода, таяние ледников и повышение уровня моря..
Напротив, компании, производящие цемент с отрицательным выбросом углерода, используют другое сырье и меньше энергии. Хотя точный процесс и ингредиенты являются запатентованными, вот что раскроет Novacem: вместо использования известняка компания полагается на так называемые силикаты магния, которые получают из оливина, талька и серпентина. Важно отметить, что силикаты магния не содержат углерода, что означает отсутствие выбросов при их нагревании. Есть еще одно преимущество использования силикатов магния вместо известняка в качестве исходного материала: их нужно нагреть примерно до половины температуры известняка для производства цемента. Более низкая температура, конечно, означает, что для работы процесса требуется меньше ископаемого топлива, а попутно производится меньше выбросов.
Есть еще один аспект процесса изготовления цемента Novacem, который превращает его из менее вредных выбросов в фактически отрицательные выбросы углерода. Чтобы все ингредиенты затвердели и превратились в цемент, Novacem добавляет карбонаты магния, которые получают путем объединения углекислого газа и некоторых других ингредиентов. Хотя это немного сложно, суть такова: добавление в цемент углекислого газа, который в противном случае был бы выброшен в атмосферу, делает его углеродно-отрицательным. Действительно, Novacem считает, что каждая тонна произведенного цемента может фактически поглотить одну десятую тонны углекислого газа.
При поддержке британского правительства и Laing O'Rourke, одной из крупнейших строительных компаний в стране, Novacem, вероятно, является самой известной компанией, занимающейся производством цемента с отрицательным выбросом углерода. Но, как упоминалось на предыдущей странице, он не единственный. В Калифорнии, например, компания под названием Calera также получила поддержку от федерального министерства энергетики и известного венчурного капиталиста Винода Хосла за свои усилия. По сути, Calera буквально берет выбросы углекислого газа, выбрасываемого электростанцией, и смешивает их с водой и другими ингредиентами, чтобы получить карбонаты, которые переходят в цемент. Calera уже ведет пилотную эксплуатацию в Калифорнии, а в 2011 году объявила о договоренности о строительстве цементного завода рядом с угольным заводом в Китае.
Читайте дальше, чтобы узнать, какое значение может иметь углерод-отрицательный цемент, и какие проблемы существуют для того, чтобы он стал повсеместным.
Возможности и проблемы углеродоотрицательного цемента
Хотя исследовательские усилия Novacem еще не привели к производству цемента, который фактически используется в каких-либо строительных проектах, Джон Прендергаст имеет амбициозные планы на будущее этого продукта. «Цель состоит в том, чтобы разработать цемент, который сможет полностью заменить портландцемент», - говорит он. Другими словами, он надеется, что любой проект, в котором в настоящее время используется стандартный цемент, сможет легко заменить предложение Novacem. Замена одного из крупнейших источников выбросов углекислого газа продуктом, который фактически удаляет углекислый газ из окружающей среды, несомненно, была бы очень полезным шагом вперед.
Однако существует множество препятствий, которые придется преодолеть любому производителю углеродно-нейтрального или отрицательного цемента. Возможно, наиболее важным является просто производство надежного продукта, который фактически может заменить портландцемент - это, конечно, будет по-настоящему проверено только после того, как компании представят свой цемент для коммерческого применения. Хотя, по словам Прендергаста, внутренние результаты Novacem указывают на то, что она сможет производить цемент, не уступающий по прочности портландцементу.
Но возникают и другие вопросы. Для того, чтобы углерод-отрицательный цемент действительно заменил свой гораздо более грязный аналог, все сырье для его производства должно быть дешевым и достаточно доступным, чтобы конкурировать с портландцементом по себестоимости. Calera, например, подверглась критике за то, что ее процесс требует доступа к редким и дорогим щелочным месторождениям - обвинение, которое компания оспаривает..
Со своей стороны, Novacem подтверждает, что доступ к необходимому ей сырью вовсе не является потенциальным препятствием. Ни стоимость, говорит Прендергаст. Другими словами, вскоре после начала работы он ожидает, что цемент Novacem будет иметь примерно ту же цену, что и портландцемент. «Сначала вам нужно построить несколько заводов, прежде чем вы добьетесь паритета затрат», - говорит он. «Наша обработка отличается, но инженеры, которые до сих пор наблюдают за процессом, считают, что затраты будут примерно одинаковыми."
Принятие строительной отраслью и регулирующими органами может произойти после того, как продукт зарекомендует себя на рынке. Опять же, если углерод-отрицательный цемент можно будет производить по той же цене и с тем же качеством, что и портландцемент, трудно представить, что он в конечном итоге не будет принят.