تولید سیمان کم‌کربن با سوخت حاصل از زباله؛ راهکار جدید برای کاهش انتشار کربن

به گزارش تجارت نیوز، صنعت سیمان یکی از منابع مهم انتشار گازهای گلخانه‌ای در جهان است. تولید این ماده ساختمانی به انرژی زیادی نیاز دارد و بخش قابل‌توجهی از این انرژی از طریق سوزاندن سوخت‌های فسیلی در کوره‌های صنعتی تأمین می‌شود. در چنین شرایطی، محققان به دنبال روش‌هایی هستند که ضمن حفظ کیفیت تولید، مصرف سوخت‌های متداول و اثرات زیست‌محیطی این صنعت را کاهش دهند.

یکی از راهکارهای مورد توجه، استفاده از سوخت مشتق‌شده از زباله یا RDF است. این سوخت از فرآوری پسماندهایی تولید می‌شود که قابلیت بازیافت متعارف ندارند و در غیر این صورت ممکن است به محل‌های دفن زباله منتقل شوند. پژوهشگران دانشگاه آدلاید استرالیا در یک مطالعه مروری، ظرفیت این روش را برای کمک به کاهش انتشار کربن و بهبود مدیریت پسماند بررسی کرده‌اند.

سوخت مشتق‌شده از زباله چگونه به تولید سیمان کمک می‌کند؟

تولید سیمان به دمای بسیار بالا در کوره‌های صنعتی نیاز دارد. به همین دلیل، کارخانه‌های سیمان برای تأمین انرژی موردنیاز خود به مقدار زیادی سوخت وابسته‌اند. جایگزین کردن بخشی از سوخت‌های فسیلی با سوخت حاصل از پسماند می‌تواند راهی برای کاهش وابستگی به منابع متداول انرژی باشد.

سوخت مشتق‌شده از زباله از طریق جداسازی و فرآوری پسماندهای مناسب تولید می‌شود. این مواد پس از آماده‌سازی می‌توانند در کنار سوخت‌های سنتی در کوره‌های سیمان مورد استفاده قرار گیرند؛ فرایندی که «پردازش همزمان» نامیده می‌شود.

مزیت بالقوه این روش آن است که بخشی از پسماندهای غیرقابل بازیافت را به منبعی برای تأمین انرژی تبدیل می‌کند. در نتیجه، امکان کاهش مصرف سوخت‌های فسیلی و محدود کردن میزان زباله‌های ارسالی به محل‌های دفن فراهم می‌شود. با این حال، میزان واقعی کاهش انتشار کربن به ترکیب زباله، روش فرآوری، نوع سوخت جایگزین و شرایط بهره‌برداری از کارخانه بستگی دارد.

بررسی بیش از ۲۰۰ پژوهش درباره سوخت زباله در صنعت سیمان

پژوهشگران دانشگاه آدلاید برای ارزیابی این روش، بیش از ۲۰۰ مقاله علمی منتشرشده در فاصله سال ۱۹۹۱ تا ژوئیه ۲۰۲۵ را بررسی کردند. هدف این مطالعه، ارزیابی ظرفیت سوخت‌های مشتق‌شده از زباله برای کاهش مصرف سوخت‌های فسیلی در تولید سیمان و مدیریت بهتر پسماندهای غیرقابل بازیافت بود.

نتایج این بررسی نشان داد که توجه پژوهشگران به RDF به‌عنوان یکی از گزینه‌های بالقوه برای کاهش پسماندهای دفنی و کربن‌زدایی از صنعت سیمان افزایش یافته است.

گیتمی تیساکیا، دانشجوی دکتری دانشکده مهندسی عمران و ساخت‌وساز دانشگاه آدلاید، تأکید کرده است که مدیریت پسماند و کاهش انتشار کربن صنعتی را نباید دو موضوع جدا از یکدیگر در نظر گرفت. به گفته او، پسماندهایی که امکان بازیافت متعارف ندارند، در صورت فرآوری مناسب می‌توانند به منبعی مفید برای تأمین انرژی تبدیل شوند.

با این حال، نتایج این بررسی به معنای اثبات کاهش یکسان انتشار کربن در همه کارخانه‌ها نیست. برای تعیین میزان اثرگذاری RDF، باید چرخه تولید و فرآوری سوخت، انتقال آن و انتشار آلاینده‌ها هنگام احتراق نیز بررسی شود.

چرا استفاده گسترده از سوخت زباله به استانداردهای مشخص نیاز دارد؟

یکی از چالش‌های اصلی توسعه سوخت‌های حاصل از زباله، نبود تعاریف و استانداردهای یکسان برای طبقه‌بندی و ارزیابی کیفیت آنهاست. پژوهشگران در بررسی خود به سردرگمی میان دو اصطلاح RDF و سوخت جامد بازیافت‌شده یا SRF اشاره کرده‌اند.

اگرچه هر دو نوع سوخت می‌توانند در برخی کاربردهای صنعتی، از جمله تولید سیمان، استفاده شوند، تفاوت در تعریف‌ها، روش‌های فرآوری و معیارهای کیفیت باعث می‌شود مقایسه نتایج مطالعات و ارزیابی عملکرد سوخت‌ها دشوار باشد.

کیفیت سوخت جایگزین اهمیت زیادی دارد؛ زیرا ترکیب شیمیایی و میزان رطوبت، ارزش حرارتی و وجود برخی آلاینده‌ها می‌تواند بر عملکرد کوره، کیفیت محصول نهایی و میزان انتشار مواد آلاینده تأثیر بگذارد.

به همین دلیل، پژوهشگران معتقدند توسعه استانداردهای شفاف، نظام‌های قابل‌اعتماد تضمین کیفیت و مقررات زیست‌محیطی مشخص برای گسترش مسئولانه استفاده از این سوخت‌ها ضروری است.

تیساکیا نیز تأکید کرده است که تولیدکنندگان سیمان باید اطمینان داشته باشند سوخت‌های جایگزین عملکردی پایدار دارند، الزامات زیست‌محیطی را رعایت می‌کنند و به تولید ایمن و قابل‌اعتماد آسیب نمی‌زنند.

بنابراین، جایگزینی سوخت‌های فسیلی با RDF صرفاً به فراهم کردن زباله و انتقال آن به کارخانه محدود نمی‌شود؛ بلکه به زیرساخت مناسب برای فرآوری، کنترل کیفیت و نظارت مستمر بر انتشار آلاینده‌ها نیاز دارد.

سیمان زیستی؛ مسیر دیگری برای کاهش انتشار کربن

در کنار استفاده از سوخت‌های جایگزین، پژوهشگران در کشورهای مختلف روش‌های دیگری را برای کاهش اثرات زیست‌محیطی صنعت سیمان بررسی می‌کنند. یکی از این رویکردها، توسعه سیمان زیستی با استفاده از باکتری‌ها و فرایندهای معدنی‌سازی است.

دانشمندان مؤسسه فناوری فدرال زوریخ، ETH زوریخ، روی روش‌هایی کار کرده‌اند که در آنها از مواد زیستی برای تولید عناصر ساختمانی استفاده می‌شود. در یکی از این روش‌ها، جوهری زیستی متشکل از آب، صمغ‌های طبیعی، شن و باکتری‌های زنده برای چاپ زیستی سه‌بعدی به کار می‌رود.

در رویکرد دیگری نیز یک بازوی رباتیک، لایه‌هایی از شن، باکتری‌ها و مواد معدنی را به‌صورت متناوب روی سطوح قرار می‌دهد تا فرایند تشکیل سیمان زیستی انجام شود.

این فناوری‌ها هنوز با چالش‌هایی مانند توسعه مقیاس صنعتی، ارزیابی دوام مصالح و بررسی هزینه‌های تولید روبه‌رو هستند، اما می‌توانند در کنار راهکارهایی مانند استفاده از RDF، به گسترش گزینه‌های کم‌کربن در صنعت ساختمان کمک کنند.

آیا زباله می‌تواند به سوخت صنعت سیمان تبدیل شود؟

بررسی بیش از ۲۰۰ مقاله علمی از سال ۱۹۹۱ تا ژوئیه ۲۰۲۵ نشان می‌دهد که سوخت مشتق‌شده از زباله ظرفیت قابل‌توجهی برای کمک به مدیریت پسماند و کاهش مصرف سوخت‌های فسیلی در صنعت سیمان دارد. این روش می‌تواند بخشی از زباله‌های غیرقابل بازیافت را به منبع انرژی تبدیل کند و در صورت اجرای اصولی، به کاهش انتشار کربن کمک کند.

با این حال، RDF به‌تنهایی راه‌حل نهایی کربن‌زدایی از صنعت سیمان نیست. کیفیت ثابت سوخت، استانداردهای روشن، کنترل آلاینده‌ها و ارزیابی دقیق اثرات زیست‌محیطی از عوامل ضروری برای موفقیت این روش به شمار می‌روند.

در کنار آن، فناوری‌هایی مانند سیمان زیستی نیز مسیرهای تازه‌ای برای کاهش اثرات زیست‌محیطی صنعت ساختمان ایجاد کرده‌اند. ترکیب این راهکارها با بهبود بهره‌وری انرژی و توسعه فناوری‌های کم‌کربن می‌تواند به کاهش ردپای زیست‌محیطی یکی از صنایع مهم جهان کمک کند.