Charakter procesu technologicznego w przemyśle cementowym w największym stopniu oddziałuje na środowisko poprzez emisję pyłów i gazów cieplarnianych (COIndeks dolny 2₂, SOIndeks dolny 2₂, NOIndeks dolny x_x). Udział emisji pyłów i gazów jest jednak nieznaczny w skali kraju. Emisja COIndeks dolny 2₂, generowana przez przemysł cementowy, wynosi ok. 3% emisji ogółem. Dla SOIndeks dolny 2₂ jest to ok. 0,1%, dla NOIndeks dolny x_x ok. 1%, z kolei dla pyłów mniej niż 1%.

Wartość emisji tlenku węgla(VI) ma największy udział w emisji gazów cieplarnianych ogółem i jest współzależna ze skalą produkcji cementu. Tlenek węgla(IV) jest uwalniany wskutek niemożliwej do uniknięcia reakcji dekarbonizacji węglanu wapnia do tlenku wapnia:

Oznacza to, że jego emisję można ograniczyć jedynie poprzez ograniczenie emisji pyłowych, czyli:

• w pyłach procesowych – pyły cementowo‑wapiennicze, w tym pochodzące z pieców cementowych (emisja procesowa);

• w pyłach pochodzących z działu węglowego – pyły węglowo‑grafitowe;

• w pyłąch pochodzących z kotłowni zakładowych - pyły ze spalania paliw (emisja paliwowa).

RAlguSsjP8DZb

Wykres przedstawiający emisję dwutlenku węgla ${\text{CO}}_2$ przez zakłady cementowe w Polsce. Na osi poziomej zaznaczono lata, zaś na osi pionowej kilogramy ${\text{CO}}_2$ na tonę klinkieru. Emisja paliwowa wynosiła z reguły 37%, zaś emisja procesowa 63%. Dla roku 1988 1100 kilogramów ${\text{CO}}_2$ na tonę klinieru. W 2004 roku około 850 kilogramów ${\text{CO}}_2$ na tonę klinieru. W 2005 roku ponad 850 kilogramów ${\text{CO}}_2$ na tonę klinieru. W 2013 roku poniżej 850 kilogramów ${\text{CO}}_2$ na tonę klinieru. W 2014 roku nieco ponad 800 kilogramów ${\text{CO}}_2$ na tonę klinieru. W 2015 roku 800 kilogramów ${\text{CO}}_2$ na tonę klinieru..

W ostatnich trzech dekadach doszło w przemyśle cementowym do znaczącej redukcji emisji pyłów oraz ${\text{CO}}_2$. To z kolei wiąże się ze stosowaniem coraz bardziej zaawansowanych i wysokosprawnych filtrów na kominach (np. filtrów workowych czy tkaninowych filtrów pulsacyjnych), a także specjalnych włóknin i odpylaczy pulsacyjnych. Na piecach wypalających klinkierklinkier cementowyklinkier montuje się specjalne urządzenia do ciągłego monitorowania emisji pyłowo‑gazowej, co pozwala na stałą kontrolę procesu wypalania.

W kwestii współistnienia przemysłu cementowego ze środowiskiem wiąże się również problem ścieków, hałasu i eksploatacji surowców z kopalń odkrywkowych, co w istotny sposób wpływa na zdeformowanie naturalnego ukształtowania terenu.

Cykl produkcji cementu nie jest uciążliwy dla otoczenia w kontekście ścieków, ponieważ w procesie produkcyjnym nie powstają praktycznie żadne ścieki przemysłowe, które należałoby magazynować w osadnikach czy utylizować w uciążliwy sposób.

Cementownie zlokalizowane są zazwyczaj w znacznej odległości od terenów mieszkalnych. Problem hałasu dotyczy raczej warunków na stanowisku pracy, a nie otoczenia zakładu. Trudne jest jednak stosowanie metody strzałowej (z użyciem środków wybuchowych) do eksploatacji surowców mineralnych – wiąże się to bowiem z eksplozjami przenoszenia drgań.

RVBxGCq0gCbf3

Zdjęcie przedstawiające zastosowanie metody strzałowej eksploatacji surowców mineralnych. Złoża są rozsadzane się na skutek działania siły, co generuje duży hałas i drgania.

Eksploatacja surowców metodą kopalń odkrywkowych pozostawia trwałe zmiany w krajobrazie. Każdy z zakładów górniczych zobowiązany jest do rekultywacjirekultywacjarekultywacji terenu po okresie jego eksploatacji. Na ten cel zakłady gromadzą specjalne środki, aby po zakończeniu prac w odkrywce zrekultywować teren do stanu pozwalającego na jego dalsze zagospodarowanie. Następnie firmy przekazują teren do dyspozycji lokalnych władz i społeczności (np. sadząc las, tworząc akwen wodny).

RDxaHnbtMh5i6

Zdjęcie przedstawiające teren kopalni. Surowiec pozyskiwany jest tutaj metodą odkrywkową. Na zdjęciu znajdują się kolejne warstwy złóż, które wydobywane są za pomocą specjalistycznego sprzętu . Na pierwszym planie intensywnie zielona trawa.

Wytwarzanie cementu jest procesem energochłonnym, dlatego dąży się do optymalnego wykorzystania pobranej i wytworzonej w procesach technologicznych energii. Wyprodukowanie 1 tony klinkieru w piecu cementowym wymaga dostarczenia ok 3,60 GJ ciepła, czyli spalenia ok. 138 kg węgla kamiennego.

Modernizacja procesu wytwarzania klinkieru, głównie w wyniku zmiany energochłonnej mokrej metody produkcji na energooszczędną suchą, pozwoliła na efektywniejsze wykorzystanie ciepła ze spalania paliw i obniżenie ilości ciepła na jednostkę produkcji. Przemysł cementowy obniża zużycie energii elektrycznej poprzez ulepszenie technik mielenia cementu, obudowy taśm transportowych czy wykorzystania gorących gazów do suszenia paliw alternatywnych lub zawracanie ciepła produkcyjnego do innych etapów (np. do suszenia surowca).

R1YO5G2xi4Kh6

Zdjęcie przedstawiające piec cementowy w Union Bridge. Wokół znajdują się zabudowania oraz nieliczna roślinność. Nad nimi rozpościera się błękitne niebo pokryte niedużymi chmurami.

Proces technologiczny wytwarzania cementu, a zwłaszcza wysokotemperaturowy proces wypalania klinkieru cementowego, stwarzają duże możliwości zagospodarowania odpadów przemysłowych (np. popioły lotne z energetyki, żużel wielkopiecowy, pył krzemionkowy, gips z odsiarczania spalin) jako substytutu surowców naturalnych, paliwa i klinkieru w cemencie.

Przemysł cementowy umożliwia wyeliminowanie w skali roku sporej ilości odpadów ze środowiska, poprzez dodanie ich do pieców podczas spieku. Stosowanie odpadów w procesie produkcyjnym zmniejsza zużycie energii na wydobycie i przetwarzanie surowców naturalnych oraz wpływa na zmniejszenie udziału klinkieru w cemencie (czyli to także oszczędność emisji ${\text{CO}}_2$ z rozkładu kamienia wapiennego).

Podstawowym paliwem do opalania pieców jest węgiel kamienny, ale w cementowniach coraz częściej stosuje się również tzw. paliwa alternatywnepaliwa alternatywnepaliwa alternatywne. Poprzez bezpieczne dla otoczenia spalanie paliw alternatywnych (np. opon, odpadów gumowych, olei, mączki kostnej, tworzyw sztucznych, łupków przywęglowych) w piecach cementowych odzyskujemy energię, a także prowadzimy do obniżenia emisji zanieczyszczeń w skali globalnej. Dodatkowo współspalanie paliw alternatywnych w cementowni oznacza, że odpady składające się na te paliwa nie zostaną spalone w innym miejscu, stając się dodatkowym źródłem emisji, albo nie zostaną złożone na składowisku.

Stosowanie odpadów to obniżenie kosztów produkcji oraz możliwości modyfikacji właściwości produkowanych cementów.

Oczywiście przemysł cementowy ma za zadanie przede wszystkim produkcję dobrej jakości cementu, o właściwościach ściśle określonych i regulowanych przez istniejące normy polskie i Unii Europejskiej. Stąd pewność, że w zakładach cementowych nie stosuje się odpadów (jako dodatków do cementu lub w postaci paliw alternatywnych), które mogłyby spowodować pogorszenie jego własności lub niekorzystnie wpływać na ciągłość pracy pieca cementowego.

Beton może być z powodzeniem wykorzystywany do unieszkodliwiania substancji radioaktywnych. Wraz z klinkierem cementowym stanowią materiały, które skutecznie unieruchamiają metale ciężkie. Stopień immobilizacjiimmobilizacjaimmobilizacji metali ciężkich, cytowany w różnych źródłach literaturowych, jest bardzo wysoki i przekracza 99% – są więc praktycznie niewymywalne.

Za działanie przyjazne dla środowiska naturalnego należy uznać recykling betonu, czyli powtórne wykorzystywanie materiału ze starych konstrukcji betonowych do produkcji wartościowego kruszywa, które następnie może być stosowane do ponownej produkcji tego materiału.

Czy produkcja cementu ma wpływ na środowisko?

Tak, jednak w ostatnim czasie oddziaływanie zakładów cementowych zostało radykalnie zmniejszone, dzięki przeprowadzonym modernizacjom linii technologicznej. Emisja pyłów, z którą najczęściej kojarzył się obraz cementowni, została mocno ograniczona. Wyeliminowanie mokrej metody produkcji klinkieru cementowego przyniosło zmniejszenie zużycia energii cieplnej, a tym samym ilości emitowanych gazów odlotowych. Pozwoliło to w dużym stopniu ograniczyć emisję ${\text{CO}}_2$ o ok. 40% na jednostkę wypalanego klinkieru, w porównaniu do początku lat dziewięćdziesiątych.

Działalność przemysłu cementowego przynosi także korzyści środowisku naturalnemu. Do produkcji cementu zużywa się mniej więcej 4 mln ton odpadów rocznie, dzięki czemu są one eliminowane ze środowiska, a przy tym zachowuje się rezerwy surowców czy paliw kopalnych. Technologia produkcji cementu stwarza warunki bezodpadowej utylizacji odpadów przemysłowych i komunalnych. Cementownie, ze względu na wielkotonażową produkcję oraz duże możliwości wykorzystania odpadów jako zamiennika części surowca i paliwa w procesie wytwarzania cementu, są istotnym partnerem w bezpiecznej utylizacji odpadów produkcyjnych z innych przemysłów. Proces, który jeszcze niedawno należał do technologii szkodliwych dla środowiska, obecnie, w wyniku głębokiej modernizacji i wdrażaniu nowych innowacyjnych rozwiązań, nie tylko przestał być uciążliwy, ale spełnia bardzo ważną rolę w utylizacji uciążliwych odpadów dla środowiska.

Zgodnie z polityką klimatyczną Unii Europejskiej, przemysł cementowy, podobnie jak energetyczny, został zobowiązany do redukcji emisji ${\text{CO}}_2$. Przeprowadzona w ostatnich latach restrukturyzacja krajowego przemysłu cementowego (np. likwidacja metody mokrej wytwarzania klinkieru) oraz zastosowanie nowych energooszczędnych technik wytwarzania cementu spowodowało, że uzyskano już znaczną redukcję dwutlenku węgla. Dalszą poprawę efektywności energetycznej oraz zmniejszenie emisji ${\text{CO}}_2$ można uzyskać poprzez:

• obniżenie udziału klinkieru w cemencie;

• poprawę wydajności pieców cementowych;

• zwiększenie udziału w produkcji odnawialnych i alternatywnych źródeł energii;

• odzyskiwanie energii cieplnej z procesów produkcyjnych i zastosowanie jej do produkcji energii elektrycznej – wykorzystywanej następnie w procesach technologicznych – a tym samym ograniczenie produkcji elektryczności i związanej z nią emisji ${\text{CO}}_2$;

• nowe, niskoemisyjne techniki produkcji cementu.

Słownik

Bibliografia

Cement i beton – niskoemisyjne materiały budowlane, online: http://www.swiatbetonu.pl/aktualnosci/stowarzyszenie‑producentow‑cementu‑cement‑i-beton‑niskoemisyjne‑materialy‑budowlane, dostęp: 05.02.2022.

Duda J., Kołosowski M., Malinowski P., Tomasiak J., Ekoinnowacyjne techniki utylizacji odpadów powęglowych, online: http://www.ptzp.org.pl/files/konferencje/kzz/artyk_pdf_2017/T1/t1_035.pdf dostęp: 05.02.2022.

Duda J., Kołosowski M., Tomasiak J., Ekologiczne i technologiczne uwarunkowania działalności innowacyjnej w przemyśle materiałów budowlanych, „Modern Management Review” 2017, t. 22, nr. 24, s. 7‑19., online: http://doi.prz.edu.pl/pl/pdf/zim/270, dostęp: 05.02.2022.

Gorzelak K., Praca doktorska. Uprawnienia do emisji jako przedmiot obrotu i zabezpieczeń, Uniwersytet Warszawski, online: https://depotuw.ceon.pl/bitstream/handle/item/971/UPRAWNIENIA%20DO%20EMISJI%20-%20PRACA%20DOKTORSKA%20%28wersja%20ostateczna%29.pdf?sequence=1, dostęp: 05.02.2022.

Uliasz‑Bocheńczyk A., Mokrzycki E., Emisja dwutlenku węgla w przemyśle cementowym, „Polityka Energetyczna” 2003, t. 6, s. 367‑375.  https://se.min‑pan.krakow.pl/publikacje/03_33auem_pe.pdf