9 Tác động môi trường của việc sản xuất xi măng

Ở mỗi bước của quá trình, sản xuất xi măng có một Tác động đến môi trường. Chúng bao gồm các mỏ đá vôi, có thể nhìn thấy từ khoảng cách rất xa và có thể làm thay đổi vĩnh viễn môi trường địa phương, phát thải chất ô nhiễm trong không khí ở dạng bụi và khí; tiếng ồn và độ rung khi vận hành máy móc; và nổ mìn trong mỏ đá.

Tác động môi trường của sản xuất xi măng

Từ 4 đến 8% tổng lượng khí thải CO2 trên thế giới đến từ bê tông, có tác động môi trường phức tạp bị ảnh hưởng bởi quá trình sản xuất, ứng dụng và tác động trực tiếp đến cơ sở hạ tầng và tòa nhà. Xi măng, có những tác động về môi trường và xã hội riêng ngoài việc ảnh hưởng đáng kể đến những tác động của bê tông, là một thành phần quan trọng.

1. Khí thải Carbon Dioxide và Biến đổi khí hậu

Với tới 5% tổng lượng khí thải CO2 do con người tạo ra xảy ra trong ngành kinh doanh xi măng, 50% trong số đó đến từ các phản ứng hóa học và 40% từ quá trình đốt cháy nhiên liệu, đây là một trong hai nhà sản xuất khí đốt lớn nhất thế giới dẫn đến biến đổi khí hậu.

Sản lượng CO2 ước tính để sản xuất bê tông kết cấu (với khoảng 14% xi măng) là 410 kg/m3 (hoặc khoảng 180 kg/tấn với mật độ 2.3 g/cm3); sản lượng này giảm xuống còn 290 kg/m3 khi sử dụng 30% tro bay thay cho xi măng.

Đối với mỗi tấn xi măng được sản xuất, 900 kg CO2 được thải vào khí quyển, chiếm 88% lượng khí thải liên quan đến hỗn hợp bê tông trung bình. Lượng khí thải CO2 từ quá trình sản xuất bê tông tỷ lệ thuận với hàm lượng xi măng được sử dụng trong hỗn hợp bê tông. 

Khi canxi cacbonat bị phân hủy nhiệt, tạo ra vôi và carbon dioxide, quá trình sản xuất xi măng dẫn đến phát thải khí nhà kính. Sử dụng năng lượng trong quá trình sản xuất xi măng cũng góp phần gây ra vấn đề này, đặc biệt khi nhiên liệu hóa thạch bị đốt cháy.

Thực tế là bê tông có năng lượng thể hiện rất thấp trên một đơn vị khối lượng là một khía cạnh của vòng đời bê tông đáng được quan tâm. Điều này chủ yếu là do sự sẵn có và khả năng tiếp cận thường xuyên của các thành phần được sử dụng trong sản xuất bê tông, chẳng hạn như nước, puzolan và cốt liệu, trong các nguồn tài nguyên địa phương.

Theo đó, sản xuất xi măng sử dụng 70% năng lượng thể hiện trong bê tông, trong khi giao thông vận tải chỉ sử dụng 7%.

Bê tông có năng lượng thể hiện trên một đơn vị khối lượng thấp hơn so với phần lớn các vật liệu xây dựng khác, ngoài gỗ, với tổng năng lượng thể hiện là 1.69 GJ/tấn. Do khối lượng khổng lồ của kết cấu bê tông, sự so sánh này không phải lúc nào cũng áp dụng được ngay cho việc ra quyết định.

Điều quan trọng cần nhớ là ước tính này dựa trên tỷ lệ hỗn hợp bê tông với không quá 20% tro bay. Theo ước tính, việc thay thế 0.7% xi măng bằng tro bay giúp giảm 80% mức sử dụng năng lượng. Điều này sẽ dẫn đến tiết kiệm năng lượng đáng kể vì một số hỗn hợp được đề xuất chứa tới XNUMX% tro bay.

Theo một Báo cáo của Tập đoàn tư vấn Boston từ năm 2022, đầu tư vào việc tạo ra xi măng thân thiện với môi trường hơn dẫn đến khí gây hiệu ứng nhà kính tiết kiệm hơn so với đầu tư vào điện và hàng không.

2. Dòng chảy bề mặt

Lũ lụt và xói mòn đất nghiêm trọng có thể là kết quả của dòng chảy bề mặt, xảy ra khi nước chảy ra khỏi các bề mặt không thấm nước như bê tông không xốp. Xăng, dầu động cơ, kim loại nặng, chất thải và các chất ô nhiễm khác thường kết thúc trong dòng chảy đô thị từ vỉa hè, đường và bãi đậu xe.

Nếu không có sự suy giảm, lớp phủ không thấm nước của một khu vực đô thị điển hình sẽ làm giảm lượng nước ngầm thấm qua và dẫn đến lượng nước chảy tràn nhiều gấp năm lần so với một khu rừng điển hình có cùng kích thước.

Nhiều dự án lát đường gần đây đã bắt đầu sử dụng bê tông thấm nước, loại bê tông cung cấp một số mức độ quản lý nước mưa tự động, trong nỗ lực cân bằng các hậu quả bất lợi của bê tông không thấm nước.

Bê tông được đổ cẩn thận với tỷ lệ cốt liệu được tính toán cẩn thận để tạo ra bê tông thấm nước, cho phép dòng chảy bề mặt thấm qua và quay trở lại nước ngầm.

Cả lũ lụt và bổ sung nước ngầm đều được tạo điều kiện bởi điều này. Bê tông thấm nước và các khu vực có bề mặt riêng biệt khác có thể hoạt động như một bộ lọc nước tự động bằng cách ngăn chặn sự xâm nhập của một số chất ô nhiễm nguy hiểm như dầu và các hóa chất khác nếu chúng được xây dựng và phủ một cách thích hợp.

Đáng buồn thay, vẫn còn những hạn chế đối với việc sử dụng bê tông thấm nước trên quy mô rộng. Cường độ thấp hơn so với bê tông thông thường hạn chế sử dụng ở những khu vực chịu tải trọng thấp và nó cần được lắp đặt cẩn thận để giảm thiểu khả năng bị hư hại do đóng băng-tan băng và tích tụ phù sa.

3. Sức nóng đô thị

Những gì được gọi là hòn đảo nhiệt đô thị hiệu ứng chủ yếu là do bê tông và nhựa đường gây ra. Thế giới dự kiến ​​sẽ có thêm 230 tỷ m2 (2.5 nghìn tỷ ft2) tòa nhà vào năm 2060, tương đương với diện tích tòa nhà toàn cầu hiện có.

Theo Ban Kinh tế và Xã hội của Liên Hợp Quốc, 68% dân số thế giới được dự báo sẽ sống ở các khu vực đô thị vào năm 2050. Do sử dụng thêm năng lượng và ô nhiễm không khí, các bề mặt lát đá gây ra mối đe dọa nghiêm trọng .

Một khu vực có rất nhiều cơ hội tiết kiệm năng lượng. Lý tưởng nhất là nhu cầu sử dụng điều hòa không khí sẽ giảm khi nhiệt độ giảm để tiết kiệm năng lượng.

Tuy nhiên, các nghiên cứu về ảnh hưởng của mặt đường phản chiếu đến các cấu trúc xung quanh đã chỉ ra rằng nếu không có kính phản chiếu trên các tòa nhà, bức xạ mặt trời phản xạ từ mặt đường có thể làm tăng nhiệt độ tòa nhà, làm tăng nhu cầu điều hòa không khí.

Hơn nữa, nhiệt độ địa phương và chất lượng không khí có thể bị ảnh hưởng bởi sự truyền nhiệt từ vỉa hè bao phủ các thành phố. Sử dụng vật liệu hấp thụ ít năng lượng mặt trời hơn, chẳng hạn như vỉa hè có suất phản chiếu cao, có thể hạn chế dòng nhiệt vào môi trường đô thị và điều chỉnh UHIE. Các bề mặt nóng làm ấm không khí thành phố thông qua sự đối lưu.

Đối với các bề mặt làm bằng vật liệu mặt đường hiện đang được sử dụng, suất phản chiếu nằm trong khoảng từ 0.05 đến khoảng 0.35. Vật liệu mặt đường có suất phản chiếu ban đầu cao có xu hướng mất phản xạ trong quá trình sử dụng thông thường, trong khi những vật liệu có suất phản chiếu ban đầu thấp có thể thu được phản xạ.

Hiệu ứng tiện nghi nhiệt và sự cần thiết của các biện pháp giảm thiểu bổ sung không gây nguy hiểm cho sức khỏe và sự an toàn của người đi bộ, đặc biệt là trong các đợt nắng nóng, là những yếu tố bổ sung cần tính đến. “Chỉ số Tiện nghi Ngoài trời Địa Trung Hải” (MOCI) được tính toán trong khi

Con người tiếp xúc với điều kiện thời tiết và nhiệt độ thoải mái, do đó các thiết kế đô thị tổng thể vẫn nên được xem xét khi đưa ra đánh giá. Khi được kết hợp đúng cách với các công nghệ và kỹ thuật khác như thảm thực vật, vật liệu phản chiếu, v.v., việc sử dụng vật liệu có suất phản xạ cao trong môi trường đô thị có thể mang lại những tác động có lợi.

4. Bụi bê tông

Trong các trận động đất và thiên tai khác, cũng như trong quá trình phá hủy các tòa nhà, rất nhiều bụi bê tông thường được thải vào khí quyển. Sau trận động đất lớn Hanshin, người ta xác định rằng nguyên nhân chính gây ô nhiễm không khí nghiêm trọng là bụi bê tông.

5. Ô nhiễm phóng xạ và chất độc

Các vấn đề sức khỏe có thể phát sinh từ việc đưa một số hợp chất vào bê tông, bao gồm cả phụ gia mong muốn và phụ gia không mong muốn. Tùy thuộc vào nguồn nguyên liệu thô được sử dụng, nồng độ khác nhau của các nguyên tố phóng xạ tự nhiên (K, U, Th và Rn) có thể được tìm thấy trong các kết cấu bê tông.

Ví dụ, một số loại đá phát ra Radon một cách tự nhiên và chất thải từ các mỏ cũ từng chứa rất nhiều Uranium. Một khả năng khác là vô tình sử dụng các hợp chất độc hại do ô nhiễm từ một sự cố hạt nhân. Tùy thuộc vào những gì đã được bao gồm trong bê tông trước khi phá hủy hoặc nứt, bụi từ mảnh vỡ hoặc bê tông bị nứt có thể gây ra những rủi ro sức khỏe nghiêm trọng.

Tuy nhiên, việc nhúng các chất độc hại vào bê tông không nhất thiết là rủi ro và thậm chí có thể có lợi. Trong một số trường hợp, việc thêm một số hợp chất, kể cả kim loại, vào xi măng trong quá trình hydrat hóa sẽ cố định chúng ở điều kiện an toàn và ngăn chặn sự giải phóng chúng ra môi trường.

6. Nitơ Oxit (KHÔNG_x)

Oxit nitơ (NOx) có một số tác động tiêu cực đến sức khỏe con người và môi trường, bao gồm ôzôn trên mặt đất, mưa axit, nóng lên toàn cầu, suy giảm chất lượng nước và suy giảm thị lực. Trẻ em và những người có vấn đề về phổi như hen suyễn nằm trong số các nhóm bị ảnh hưởng và việc tiếp xúc với những tình trạng này có thể gây hại cho mô phổi ở những người làm việc hoặc tập thể dục bên ngoài.

7. Lưu huỳnh Dioxit (SO₂)

Nồng độ sulfur dioxide (SO2) cao có thể làm suy yếu quá trình hô hấp và làm trầm trọng thêm các tình trạng bệnh lý về hô hấp và tim mạch đã có sẵn. Người mắc bệnh hen suyễn, người bị viêm phế quản hoặc khí thũng, trẻ em và người già nằm trong số những người nhạy cảm. Nguyên nhân chính gây ra mưa axit, hay lắng đọng axit, là SO2.

8. Cacbon Mônôxít (CO)

Bằng cách giảm lượng oxy cung cấp cho các cơ quan và mô của cơ thể, cacbon monoxit (CO) có thể có tác động bất lợi đến sức khỏe của một người. Nó cũng có thể có tác động tiêu cực đến hệ thống tim mạch và thần kinh. Khói, hoặc ôzôn trên mặt đất, có thể dẫn đến các vấn đề về hô hấp, được tạo ra một phần bởi CO.

9. Nhiên liệu và Nguyên liệu thô

Tùy thuộc vào đầu vào và quy trình, một nhà máy xi măng sử dụng 3-6GJ nhiên liệu để sản xuất một tấn clinker. Nhiên liệu chính được sử dụng bởi phần lớn các lò nung xi măng ngày nay là than đá, than cốc dầu mỏ, và ở mức độ thấp hơn là khí đốt tự nhiên và dầu nhiên liệu.

Nếu đáp ứng các tiêu chí khắt khe, một số chất thải và sản phẩm phụ có nhiệt trị thu hồi được có thể được sử dụng làm nhiên liệu trong lò nung xi măng để thay thế một số nhiên liệu hóa thạch truyền thống, chẳng hạn như than đá.

Ở những nơi có nguyên liệu thô như đất sét, đá phiến sét và đá vôi, một số chất thải và sản phẩm phụ có chứa các khoáng chất có lợi như canxi, silica, alumin và sắt có thể được sử dụng làm nguyên liệu thô trong lò nung.

Ranh giới giữa nhiên liệu thay thế và nguyên liệu thô không phải lúc nào cũng rõ ràng vì một số nguyên liệu có cả hàm lượng khoáng chất có giá trị và nhiệt trị có thể phục hồi.

Ví dụ, đốt cháy bùn thải để tạo ra các khoáng chất chứa tro có lợi trong nền clinker mặc dù có nhiệt trị thấp nhưng đáng kể.

Tác động môi trường của sản xuất xi măng – Câu Hỏi Thường Gặp

Kết luận

Từ những gì chúng ta đã thấy trong bài báo này, chúng ta đã biết rằng mặc dù sản xuất xi măng là một thành phần cần thiết để thúc đẩy sự phát triển của xã hội, nhưng chúng có hại cho môi trường của chúng ta. Điều này đòi hỏi sự tiến bộ lớn từ xi măng sang các giải pháp thay thế bền vững và thân thiện với môi trường khác để xây dựng công trình.

Khuyến nghị

• 10 tài nguyên thiên nhiên hàng đầu ở Bhutan
  .
• 11 Ảnh hưởng của ô nhiễm đất đối với sức khỏe con người
  .
• 8 Bệnh do ô nhiễm đất
  .
• 10 Ảnh hưởng của Ô nhiễm Đất đến Thực vật
  .
• Top 5 Tác Động Môi Trường Của Nhôm
  .
• 11 Tác động môi trường của việc khai thác dầu