קלינקר: מה זה, השפעות סביבתיות ואלטרנטיבות

המרכיב העיקרי של מלט, ייצור קלינקרים יכול להיות מזהם מאוד

שמעת על קלינקר? אולי השם הזה לא נשמע מוכר, אך שימו לב שהוא הרבה יותר נפוץ ממה שאתם חושבים. מבנים, בתים, מדרכות, שלבים ובעצם כל עבודות בנייה אזרחיות נשענים על מלט כאחד מחומרי היסוד שלו ... והקלינקר הוא המרכיב העיקרי הקיים בהרכב המלט.

קלינקר הוא חומר גרגרי ונוקשה, כפי שניתן לראות בתמונה למטה. באופן כללי ניתן לומר כי קלינקר נחשב לאבקה (קמח) הומוגנית, מחומרי גלם שונים שטחונים ומעורבבים אשר כאשר הם נתונים לטמפרטורות גבוהות מאוד הופכים לסלע. תהליך הייצור של חומרים אלה רחוק מלהיות פשוט ויכול לגרום להשפעות סביבתיות ניכרות.

תהליך ייצור

קלינקנר של פורטלנד או קלינקנר של פורטלנד, כידוע, מתקבל על ידי שריפת חומרי גלם הטחונים בתנור סיבובי בטמפרטורות של עד 1450 מעלות צלזיוס. חומר הגלם העיקרי לייצור קלינקר הוא אבן גיר, ובנוסף לכך משתמשים גם בתחמוצת חימר וברזל ואלומיניום במידה פחותה.

לכן, הצעד הראשון הוא לחלץ ו"לשפר "חומרי גלם אלה. סלעי הגיר עוברים תהליך ריסוק וריסוק לאחר שחולצו, עד לקבלת אבקה דקה. לאחר מכן מכינים תערובת הומוגנית עם כל חומרי הגלם הדרושים. תערובת זו מתייחסת גם לאבקה דקה ומכונה "קמח" או "גולמי".

חומר זה מוחדר לאחר מכן לתנור סיבובי שבו הוא מחומם לטמפרטורה של 1450 מעלות צלזיוס, ובאותה נקודה מתקיים קלינקר.

הדלקים המזינים את התנורים הם, ברוב המקרים, ממקורות שאינם מתחדשים, כגון נפט ופחם, התורם לרעה לסיכונים ולהשפעות על הסביבה. בין הדלקים המשומשים ביותר, חלקם בולטים, כמו קוקה נפט ובנזין, וחלקם גזיים, כגון גז טבעי. מבין אלה, קוקה נפט היא הדלק העיקרי המשמש לייצור קלינקר, וזאת בשל ערכו הקלורי הגבוה שקשור בעלות הרכישה הנמוכה שלו. בנוסף לדלקים מסורתיים אלה, שאריות פסולת תעשייתית וביומסה, ניתן להשתמש גם בשאריות פחם וחקלאות להזנת התנורים.

לאחר מעבר בתנור, חומר זה מקורר בפתאומיות על ידי משבי אוויר כדי לייצב את מבנהו ולהחזיר את החום. כך מייצרים קלינקר, החומר הבסיסי הדרוש לייצור מלט. לאחר תהליך זה מערבבים את החומר המתקבל (קלינקר) עם טיח (גבס) ותוספות אחרות (כגון גיר, פוזולנה או סיגים) המולידים את סוגי המלט השונים.

חשוב להדגיש כי במהלך הטמפרטורות הגבוהות המגיעות בתוך הכבשן הסיבובית, מתרחשת התגובה הכימית של סידן הגירוד. תהליך זה מתייחס לרגע בו סלע הגיר (CaCO3) הופך לסיד בתולי (CaO), ומשחרר כמויות גדולות של גז CO2.

השפעות סביבתיות

לכן, תהליך ייצור הקלינקרים נחשב לבעל פוטנציאל מזהם גבוה ואחראי להשפעות סביבתיות משמעותיות.

התהליך, ככלל, דורש צריכת אנרגיה גבוהה, הן בצורת אנרגיה תרמית, על ידי שריפת דלקים לחימום כבשנים סיבוביים, והן בצורה של אנרגיה חשמלית, הנצרכת בכל התהליך התעשייתי בכדי להזיז מכונות ולייצר סובב את התנורים. אולם עיקר הצריכה הזו מתייחסת להוצאת אנרגיה תרמית במהלך השימוש בדלקים.

למרות שתהליך הייצור של חומר זה אינו מייצר פסולת מוצקה ישירות, מכיוון שאפר משריפת דלקים בכבשן הסיבובי משולב בדרך כלל בקלינקר עצמו, יש פליטה גבוהה של מזהמים גזיים וחומר חלקיקי לאורך כל ייצור הקלינקר.

שריפת הדלקים בכבשנים, בעיקר ממקורות שאינם מתחדשים, פולטת גזים מזהמים שונים, כגון פחמן דו חמצני, תחמוצת גופרית, תחמוצת חנקן, פחמן חד חמצני, תרכובות עופרת וחלקיקים, כולם מזהמים.

בנוסף למקור פליטה ידוע זה, כפי שדווח בעבר, סידן גיר הוא גם אחד הגורמים העיקריים האחראים לפליטת פחמן דו חמצני בתהליך ייצור הקלינקרים, וכתוצאה מכך של מלט, שכן על כל 1,000 ק"ג קלציט מסותת (CaCO3) מייצר 560 ק"ג CaO ו -440 ק"ג CO2, על פי מחקר. תגובת הסידן הכימית אחראית לכמחצית מפליטת ה- CO2 בתהליך זה, ואילו צריכת האנרגיה בצורת חום (שריפת דלקים) מהווה את השאר.

על מנת לייצר טון של קלינקרים, מעריכים כי תעשיית המלט פולטת בין 800 ל -1,000 קילוגרם פחמן דו חמצני, כולל הפחמן המופק מפירוק אבן גיר ושריפת דלק מאובנים בכדי לשמור על פעולת הכבשן.

בנוסף, בשלב הראשון של מיצוי חומרי גלם, עלולות להתרחש גם השפעות פיזיות, כגון מפולות במחצבות גיר וסחף עקב רעידות המופקות על הקרקע. ומיצוי החימר בנהרות עלול לגרום להעמקה במסלולי המים הללו, להפחתת כמות המים בערוגות ולשיבוש בתי הגידול שם, מה שמקטין את המגוון הביולוגי של כמה אזורים.

בברזיל, בהתבסס על נתונים מהסקר הגיאולוגי של ארצות הברית (USGS - סקר גיאולוגי של ארצות הברית, בפורטוגזית) ומנהל המידע לאנרגיה של ארה"ב (EIA - מנהל המידע על האנרגיה של ארצות הברית), ההערכה היא כי ייצור המלט אחראי לעד 7.7% מפליטת ה- CO2 הלאומית הנוצרת משריפת דלקים מאובנים, כאשר ייצור הקלינקרים הוא המקור העיקרי לפליטות אלה.

חלופות

עיבוד בשיתוף פעולה

אלטרנטיבה המבקשת למזער את ההשפעות הנוצרות בתהליך ייצור זה היא עיבוד קואופרטיבי. העיבוד המשותף התפתח כאסטרטגיה לשיפור הביצועים הכלכליים (צריכת אנרגיה נמוכה יותר) בתעשיית המלט. טכניקה זו מורכבת מהאכלת הכבשן הסיבובי בפסולת מתעשיות אחרות, תוך שימוש בפחות ופחות דלקים מאובנים וכן בהפחתת ייצור הפסולת.

משתמשים בחומרים שנבחרו בעבר, שאינם מסוגלים למחזר (כלומר פסולת), בעלי ערך קלוריות גבוה ויש לחסלם לחלוטין. לטענת כמה חברות לאומיות, בתהליך זה, אין יצירה של קולחים נוזליים או מוצקים, מכיוון שהאפר שהיה נשלח בעבר להטמנות משולב כעת בקלינקר מבלי לשנות את סדרי העדיפויות שלהן.

כך ניתן לעבד חומרים שונים כמו צמיגים, שומנים, שמנים משומשים, נסורת, פסולת צמחית, אדמה מזוהמת ואריזות. לא משתמשים בפסולת בית חולים, ביתית, רדיואקטיבית, חומר נפץ והדברה. באופן ספציפי על צמיגים וקליפות אורז, החוקרים מיגל אפונסו סליטו, נלסון קדל ג'וניור, מרים בורכרדט, ג'יאנקרלו מדיירוס פריירה וג'פרסון דומינגס, מאוניסיסינו, פרסמו מאמר בכתב העת Ambiente & Sociedade (קרא את המאמר המלא כאן) על שימוש חוזר באלה. חומרים בייצור מלט;

חשוב להדגיש כי המועצה הלאומית לאיכות הסביבה (קונמה) ממליצה כי שריפת פסולת בכבשי קלינקר, על מפעל המלט להציג את כל התנאים הטכניים והסביבתיים בכדי לעמוד בתקני הפליטה הנדרשים. במובן זה, עליו להיות: פס ייצור מודרני, תהליך ייצור יציב, מוסדר ומותאם; מכשירים יעילים ביותר לשמירה על חומר חלקיקי ולשטיפת גזים הנוצרים בעירה; ומבערים שתוכננו במיוחד עבור סוגים שונים של דלקים.

שינוי בניסוח הקלינקר

אלטרנטיבה נוספת שנמצאה כמסייעת בהפחתת פליטת CO2 במהלך ייצור הקלינקרים תהיה יצירת "מתכון" של קלינקרים חדשים. על מנת להפחית את צריכת ה- CO2 במהלך ההרכב, החלו תעשיות המלט להחליף חלק מחומר זה בסיגי תנור פיצוץ - שאריות מתעשיית הפלדה - וגם, באפר זבוב - שאריות מתחנות כוח פחמיות.

הבעיה הגדולה ביותר הקשורה לאלטרנטיבה זו היא העובדה שתעשיית הפלדה - גם היא פולטת CO2 גבוהה - ויצירת אפר העף אינם צומחים באותה מהירות כמו מפעלי מלט, מה שהופך אסטרטגיות ארוכות טווח לבלתי ניתנות לביצוע.

בגלל מגבלה זו, תעשיית המלט משתמשת גם בחומר אחר מזה עשרות שנים כדי להחליף באופן חלקי את הקלינקר בניסוחו: אבקת גיר או 'מילוי גיר גולמי'. המילוי הוא חומר גלם שאינו דורש טיפול בחום (calcination) - תהליך הדורש צריכת אנרגיה גבוהה ואחראי על מרבית פליטת ה- CO2 של תעשיות המלט.

תפיסת פחמן דו חמצני

טכניקות לכידת ואחסון פחמן חשובות ביותר להפחתת פליטת גזי חממה לאטמוספירה. טכניקות אלה משתמשות במנגנונים פיסיקלים-כימיים כדי להפריד בין מזהם זה לבין טכניקות דחיסה אחרות כדי לאחסן גיאולוגית את הפחמן הדו-חמצני הנפלט ממקורות קבועים, כגון תנור הקלינקר, המשמש לייצור מלט.

בהקשר זה, יש לתפוס ולאחסן פחמן דו חמצני לפני ששוחרר לאטמוספרה. לשם כך, הענפים יצטרכו להשקיע בטכנולוגיות חדשות ובהתאמת המפעלים שלהם, שידרשו השקעה גדולה עם גידול כתוצאה מכך בתוצר הסופי.