Zöldebb megoldások az iparban

Bár sokan még mindig az energiafogyasztáshoz és a termeléshez kapcsolják a környezetszennyezést, az olyan alapanyagok gyártása, mint az acél, a cement, de akár a gyapotból készülő textil is hatalmas környezeti terhelést jelent Földünk számára. Így ha változást szeretnénk elérni, muszáj fejleszteni ezek gyártási technológiáján, zöldebbé tenni őket.

Cement és beton nélkül nem létezne az általunk ismert világ

A hagyományos cementgyártás a világ szén-dioxid-kibocsátásának mintegy 7–8%-át teszi ki. Minden egyes tonna cement előállítása 600 kilogramm szén-dioxid kibocsátásával jár. Fontos, hogy ezt csökkentsük, és új, zöld technológiát találjunk a cement gyártására. A cement alapanyaga mészkő, amit 1000–1500 °C-ra hevítenek. Ezt a folyamatot nevezzük kalcinálásnak, ez teszi ki a cementgyártáshoz szükséges energiafelhasználás nagy részét.

Másik probléma a cementtel, hogy a belőle készülő betonban termokémiai reakció felelős a szilárdulásért. A beton ezután nem tekinthető természetes anyagnak, így a bomlása és az újrahasználása is problémás.

A londoni Imperial College kutatói új, hatékony megoldásokkal kísérleteznek. Képesek a korábbi kibocsátást 80%-ra vagy akár 50%-ra is csökkenteni. Olyan megoldásokat is találtak, amelyekkel a légkörből kivonható a szén-dioxid. A kutatást vezető Paul Fennel professzor szerint érdemes lenne megvizsgálni annak lehetőségét, miként kapcsolható össze a kommunális hulladék égetése és a cementgyártás, hiszen 1 tonna cement előállítása 3,3 Gigajoule hőenergiát igényel.

Ezeknek a megoldásoknak a gyakorlati alkalmazása lehetőséget adhat a zöld cement létrehozására. Ilyen lehet például az alapanyagként használt mészkő kiváltása kohósalakkal, amely a másik problémás iparág, az acélgyártás mellékterméke.

Homokkrízis lehet a jövőben

A beton mellett az építkezések elengedhetetlen alapanyaga a homok. Pár évtizede ki gondolta volna, hogy ma homokhiányról fogunk beszélni. Pedig a lassan 10 milliárdos népesség építkezései a homokot is felemésztik.

Az emberiség kb. 50 milliárd tonnányi homokos kavicsot használ fel évente, ami több mint 30 milliárd köbméternyi nyersanyagnak felel meg.

Az elérhető homok ezért egyre kevesebb, az ára egyre nő, mind gyakoribb az illegális kitermelés. Mexikótól a Dél-Afrikai Köztársaságon át Indiáig véres harc dúl a nyersanyagért, amelyből a víz után a legtöbbet fogyasztunk. Ezért lehet olyanokat olvasni, hogy elloptak egyes strandszakaszokat. Jamaikában 500 teherautónyi homokot loptak el a tengerpartról, de Magyarországon is volt hasonló eset, amikor a mindszenti Tisza-partról hordtak el 6000 köbméter homokot, tönkretéve ezzel a strandot.

A(z egyik) legmocskosabb fém gyártása

Az acél gyártása hatalmas környezetterheléssel jár, de a szükséges nyersanyagok (a vas, a szén, a mész és a további ötvözőanyagok) kitermelése is. Magának a vasnak a megolvasztása, megmunkálása hatalmas energiaigényű művelet, így nagy emissziót von maga után. Nagyon sokféle acélt használunk. Ezek eltérő arányban tartalmaznak vasat, maximum 2,06%-ban, egyébként szénből és további ötvöző fémekből (szilíciumból, mangánból, krómból, nikkelből, molibdénből, vanádiumból, volfrámból stb.) állnak, azonban általánosságban elmondható, hogy jobb tulajdonságaik vannak, mint magának a nyers vasnak.

Az acél gyártásakor nemcsak a kémiai folyamat katalizálásához használnak szenet (és meszet), hanem sokszor ezzel fűtik a kohót is. Ez természetesen kiváltható kőolajjal vagy földgázzal, amelyek használata előnyösebb a kibocsátás szempontjából.

Ennél kedvezőbb, ha az acélgyártás ívkemencében történik, amelyben csak elektromos áramot használnak fel az olvasztáshoz. Ez lényeges különbség, mert az áram már származhat atomerőműből vagy megújuló forrásból. A szén kivonható a kémiai folyamatokból is, mivel hidrogénnel helyettesíthető. Ilyenkor az olvadékban lévő oxigént hidrogénnel oxidáljuk.

A folyamathoz azonban nemcsak arra van szükség, hogy a felhasznált hidrogént megújuló erőforrásokból származó elektromos árammal hozzák létre, hanem arra is, hogy új acélkohókat létesítsenek. Ezek élettartama 20–30 év, ezért nagyon nem mindegy, hogy milyen technológiákat alkalmaznak a jövő kohóiban.

A faipar is a legnagyobb kibocsátók között

Nem gondolnánk, de a papírgyártás is a jelentősebb kibocsátók között van annak ellenére, hogy lassan, de folyamatosan csökken az energia használata. A papír gyártása nem változott számottevően az elmúlt egy-két ezer év során. A beáztatott rostokat valamilyen szitán szétterítjük, majd megszárítjuk. Nos, ez utóbbi eredményezi a papírgyártás energiafelhasználásának nagy részét. Ezzel a papírgyártás Európa negyedik legnagyobb ipari energiafelhasználója az acél, a cement és a vegyi anyagok gyártása után.

Az ágazat globálisan 296 millió tonna üvegházhatású gáz kibocsátásért felel, ami a világ teljes kibocsátásának 0,6%-a. Ennek nagy része a felhasznált energiával hozható összefüggésbe, hiszen a gyártási költségek 16–30%-a maga az energiaköltség attól függően, hogy az energiát a szóban forgó gyárban milyen forrásból tudják fedezni, és milyen áron. A papíripar által felhasznált energia többsége, 60%-a biomasszából, a többi része pedig jórészt földgázból származik.

A megoldás az lehet, ha minierőműveket hoznak létre a gyáron belül, amelyek megtermelik a villamos energiát, valamint a hulladékhőt is hasznosítják a szárításhoz. Az ilyen gyáraknak köszönhetően csökken a papírgyártáshoz kapcsolódó energiafelhasználás és szén-dioxid-kibocsátás is. Ez egyáltalán nem elrugaszkodott ötlet. Európában a gyárak közel fele maga állítja elő az energiát, helyben használják fel a keletkező hőt is, hatékonyabbá téve a termelést. 

A probléma csak az, hogy az OECD 2060-ra a mostani nyersanyagigény megduplázódására számít. Kérdés, hogy ez fenntartható-e a meglévő vagy akár új technológiák alkalmazásával.

Mi lehet a kiút?

Ha az építészetet nézzük, olyan régi-új technikák jelenthetnek alternatívát, mint a fa vagy a döngölt föld alkalmazása. Már egy-két úttörő épület bizonyítja, hogy ezek a modern kori kihívások terén is megállják a helyüket, azonban egyelőre az építőipar nincs rászorulva ezekre a technikákra. Ha esetleg mégis elfogy a homok, vagy megdrágul az acél, lehetséges, hogy árnyaltabb helyzet tárul elénk.