Vědci z Cambridgeské univerzity našli nový způsob využití cementu z demolic. Pomůže při recyklaci oceli a výsledná struska se rozemele na slínek, z něhož vznikne další cement.
Cement je celosvětově nejvyužívanější stavební materiál. Vyrábí se z něj beton i malta a zároveň je obřím zdrojem emisí oxidu uhličitého. Při výrobě tuny cementu se do ovzduší podle odhadů uvolní 0,7 až jedna tuna oxidu uhličitého. Jak napsal server BBC, kdyby byl cement státem, byl by největším zdrojem emisí hned po Číně a USA, celkově by odpovídal za 7,5 procenta celosvětových emisích tvořených člověkem.
Děje se tak hlavně důsledkem chemické reakce, která probíhá při zahřívání vápence a dalších surovin na teploty až 1600 stupňů Celsia, díky čemuž vzniká takzvaný slínek. Ten je hlavní součástí cementu a kvůli němu se do ovzduší uvolňuje nejvíce emisí oxidu uhličitého.
Tým vědců z Cambridgeské univerzity vycházel z toho, že použitý cement se dá znovu aktivovat tím, že se znovu zahřeje na vysokou teplotu. Tato vlastnost cementu je dobře známá a zdokumentovaná. Vědci si ale všimli skutečnosti, že složení použitého cementu je téměř totožné se složením struskotvorných přísad, které se používají při tavení v elektrických obloukových pecích.
Ve výzkumném centru Materials Processing Institute v anglickém Middlesbrough následně vyrobili v malé elektrické peci první dávku portlandského cementu. Místo struskotvorných přísad přidali do tavicí pece použitý cement a výsledkem byla jednak recyklovaná ocel a jednak struska přeměnitelná ve slínek.
„Ukázali jsme, že vysoké teploty v hutních pecích reaktivují starý cement, a pokud elektrické obloukové pece používají obnovitelnou energii, je celý proces recyklace cementu bezemisní,“ sdělil BBC Cyrille Dunant, který tým vědců z Cambridgeské univerzity vedl. Zároveň se podle něj sníží emise při recyklaci oceli, protože i s výrobou struskotvorných přísad se pojí značné emise oxidu uhličitého. Zatím je nicméně otázkou, zda se podaří převést výrobu „elektrického cementu“ z laboratoře do velkovýroby. Podle Dunanta momentálně probíhají testy technologie v průmyslovém měřítku.
Český průmysl je skeptický
Výkonný tajemník Svazu výrobců cementu ČR Jan Gemrich upozorňuje na to, že výroba cementu se dlouhodobě snaží o snižování emisí. Například ve Španělsku probíhá výpal slínku z vápence na základě solární energie, ale vše je ve fázi předvýzkumu. „Reálně nasadit toto řešení může trvat třeba 25 let,“ myslí si Gemrich.
Technologie elektrotaveného výpalu slínku je podle něj známa od 30. let dvacátého století, kdy byli tehdejší stavební technici okouzleni snadnou výrobou nového typu slínku pro hlinitanový cement, který byl pro svoje vlastnosti, zejména rychlý nárůst pevností, oblíben pro rychlou výstavbu.
„Jak se ale později ukázalo, tento slínek a cement podléhají modifikační přeměně, která následně způsobuje pokles pevností a destrukci hotové stavby. V odborné literatuře lze vyhledat řadu neštěstí a zhroucení staveb z hlinitanového slínku a cementu. Od té doby panuje nedůvěra k takovým materiálům a hlinitanový cement vyrobený z elektrotaveného slínku se používá například jen pro vyzdívky komínů a jiných podobných staveb, nikoliv pro betonové konstrukce,“ upozorňuje Gemrich.
Veškerý použitý beton ze stavby se dnes běžně očistí, rozdrtí, hrubé částice jdou na kamenivo, další frakce na výrobu cementu. Tato jemná složka se přidává do cementu už bez tepelné úpravy.
I zástupci tuzemských oceláren jsou k nové technologii skeptičtí. „Chemické složení pro portlandský cement je celkem úzce vymezeno. Naše struska taková pravděpodobně nebude a nevzniknou natolik hydraulicky aktivní minerály ve významném množství,“ domnívá se Filip Hájek, manažer pro ekologii z Ocelářské unie.
Snížit „slínkový faktor“
„Chemické složení strusky bude v praxi velmi různorodé v závislosti na kvalitě šrotu a poměru HBI (briketového železa) a šrotu. V případě, že by byl jako struskotvorná přísada použit pouze recyklát z betonu (nebude to z více důvodů fungovat), bude složení také jiné, protože bude ovlivněno chemismem oceli,“ varuje Hájek.
Připomíná přitom, že v Česku se ocel zatím vyrábí z více než 95 procent ve vysokých pecích. To by se mělo do budoucna vzhledem k dekarbonizačním snahám změnit, například v Třinci staví elektrickou pec, která má do roku 2030 nahradit polovinu výroby.
Dekarbonizací sektoru se zabývá i zpráva Institutu cirkulární ekonomiky (Incien) z října 2023 s názvem „Příležitosti cirkulární ekonomiky pro dekarbonizaci českého průmyslu. Snížení uhlíkové stopy cementu (a betonu) využitím alternativních surovin a nových cementů“.
Cementářství a navazující betonářské odvětví se podílejí sedmi procenty na celkových globálních emisích CO2 a čtyřmi procenty na emisích CO2 v Evropské unii. Přibližně 60 procent emisní stopy CO2 z cementu v EU představují procesní emise z kalcinace uhličitanu vápenatého při výpalu slínku, hlavní složky portlandského cementu. Dalších 30 procent vzniká ze spalování paliva pro tepelné procesy a 10 procent ze spotřeby elektřiny, uvádí Incien.
V dokumentu se Incien zaměřuje především na snížení „slínkového faktoru“. „Tento faktor je klíčem k dekarbonizaci cementu vzhledem k tomu, že výroba slínku se podílí 94 procenty na emisích CO2 z výroby cementu. A zatímco cement tvoří v průměru 14 procent hmotnosti betonu, představuje 95 procent jeho uhlíkové stopy,“ píše se ve zprávě. Zároveň by se obecně mělo usilovat o snížení obsahu cementu v betonu, radí Incien.
Irena Buřívalová
Irena prošla MF Dnes nebo ekonomickými týdeníky Euro a Czech Business Weekly. Nejradši píše o věčných chemikáliích v oblečení, ekologickém zemědělství, odpadech, rychlé módě a bioplastech.
