Дома, столбы, заборы, дамбы, мосты — все это часть привычной картины, которую мы видим за окном каждый день. Мы бы не смогли создать все это без вещества, которое, кажется, дает прочную основу не только постройкам, но и всей нашей цивилизации — бетона.
Бетон — самый распространенный искусственный материал в мире. По объему потребления он уступает только воде.
Но у нашей приверженности бетону есть и обратная сторона, о которой мало говорят. Когда мы обсуждаем выбросы углекислого газа, то обычно представляем электростанции или транспорт. Но мало кто знает, что цемент — ключевой компонент бетона — имеет огромный углеродный след, до 8% всех мировых выбросов CO2! Его производство выбрасывает в атмосферу больше углекислого газа, чем авиационное топливо (2,5%) и не сильно отстает от мирового сельскохозяйственного сектора (12%).
Давайте разберемся, с чем это связано и можно ли это изменить.
Как производят цемент и бетон?
Цемент — один из основных строительных материалов. В сухом виде это серый рассыпчатый порошок, но стоит смешать его с жидкостью, как он превратится пластичную массу, которая затем затвердевает и становится похожей на камень.
Цемент используется для производства различных строительных растворов и других изделий для внутренней и внешней отделки, и, пожалуй, самое главное — для создания бетона. Для этого нужно смешать цемент со щебнем, песком, водой и другими добавками по необходимости — и можно строить что угодно.
Читайте также: Гидроэнергия XXL: какую цену платит природа за мега-дамбы
Но цемент изготовить не так просто. Начинается все с добычи сырья — известняка и глины.
Известняк (75%) и глину определенного состава (25%) обжигают, получая промежуточное вещество — цементный клинкер. Именно в этом процессе и кроется опасность. Дело в том, что известняк — это осадочная порода, образующаяся при участии живых организмов в морских бассейнах, которая в основном состоит из кальцита с разными примесями. Во время обжига кальцит превращается в известь, выделяя значительное количество углекислого газа.
К тому же этот процесс требует высоких температур, которые достигаются сжиганием ископаемого топлива, что тоже приводит к дополнительным выбросам CO2.
Получившийся клинкер тонко измельчают вместе с гипсом, и получается цемент.
Из-за обжига известняка и нагрева цементных печей производство цемента — самая «грязная» часть изготовления бетона.
Выбросы и разрушения
Если бы цементная промышленность была страной, она занимала бы третье место в мире по выбросам углекислого газа — 2,8 млрд тонн, и уступала бы только Китаю и США. Но цемент и бетон наносят вред окружающей среде не только выбросами CO2.
Добыча известняка, гипса, глины, песка, щебня и других ингредиентов создает незаживающие раны на поверхности планеты. Загрязнение воздуха при производстве и строительстве вызывает смог, кислотные дожди, ведет к заболеваниям легких и сердечно-сосудистой системы.
Кроме того, производство бетона требует большого количества воды — почти десятую часть всего мирового промышленного водопотребления. Это создает нагрузку на запасы питьевой воды и воды для орошения, поскольку 75% этого потребления приходится на регионы, где воды и так не хватает.
Казалось бы, после шумной и пыльной стройки наконец наступает покой. Но нет, бетон продолжает оказывать влияние на среду, например, за счет формирования городского острова тепла. Бетонное покрытие и конструкции активно поглощают солнечное тепло и могут повысить температуру в городе на 4°C.
А еще с помощью бетона очень удобно заменять природную среду — живую, разнообразную, на искусственную — предсказуемую и упрощенную. Иногда без этого не обойтись, но хватает и злоупотреблений.
Эти территории больше не выполняют свои экологические функции: создание мест обитаний для живых существ, впитывание осадков и распределение дождевого стока, производство кислорода, очистка воды и многое другое. Так наш мир из сине-зеленого постепенно становится серым.
Как сделать бетон зеленее?
Бетон необходим человечеству. Он обеспечивает нас жильем, защищает от стихии, помогает быстро отстраивать города после бедствий, помогает развиваться транспорту, энергетике, промышленности. Ни один другой материал пока не может сравниться с ним по сочетанию низкой стоимости производства и высокой долговечности. Однако его можно и нужно использовать с умом.
Ученые и инженеры по всему миру работают над поиском путей снижения вредного воздействия.
Разрабатываются технологии использования отходов при создании бетона. Уже есть примеры, когда при производстве используется старый бетон, отходы строительства и промышленности, и даже бытовые пластиковые отходы.
Выбросы при нагреве цементных печей можно сократить за счет перехода на возобновляемые источники энергии и повышения эффективности печей.
Предотвратить выбросы углерода в атмосферу также можно с помощью технологии улавливания и хранения углерода. А использовать «пойманный» CO₂ можно при изготовлении бетона.
Читайте также: Выбросы наоборот: как работают заводы по улавливанию углекислого газа
Такие компании, как CarbiCrete и CarbonCure, разработали технологии, позволяющие вводить уловленный CO₂ в свежий бетон в процессе замешивания. Углекислый газ реагирует с кальцием в цементе, образуя карбонат кальция, который быстро минерализуется и навсегда остается в постройке. Это не только снижает углеродный след бетона, но и повышает его прочность и долговечность.
Возможно, когда-нибудь мы сможем пойти еще дальше. Несколько компаний занимаются разработкой бетона, который способен поглощать углекислый газ из воздуха. Обычный бетон тоже имеет свойство естественным образом связывать CO2, но этот процесс слабый и долгий. А вот с определенными добавками (например, диоксид титана или биоуголь) он может делать это быстрее и гораздо эффективнее.
Такие инновации могут сделать бетон не просто углеродно-нейтральным, но и вовсе углеродно-отрицательным.
Автор: Екатерина Радчикова