Klimatsmart cement under utveckling

Cementindustrin står för 5 procent av de totala globala utsläppen av koldioxid. Här syns Mason City Lehigh-fabriken i Iowa, USA. Foto: Heidelbergcement [4]

Utvecklingsländerna står för den största delen av världens cementrelaterade utsläpp eftersom de är i en fas då de bygger upp sin infrastruktur. Foto: Heidelbergcement [5]

År 1970 låg världens cementproduktion på 594 miljoner ton, år 2005 hade den ökat till 2 200 miljoner ton. Foto: sxc.hu [6]

Cementindustrin står för en stor del av världens koldioxidutsläpp. Både valet av cementtyp och metod för tillverkning påverkar vad och hur mycket som släpps ut. Effektivisering av fabriker och framtagning av nya cementtyper är exempel på sätt att angripa problemet.

Cementindustrin står för 5 procent av de totala globala utsläppen av koldioxid. I Sverige ligger den siffran på runt 3 procent av Sveriges totala utsläpp av koldioxid.

Cementproduktionen i världen har från 1970 ökat från 594 miljoner ton till 2200 miljoner ton år 2005. Utvecklingsländerna står för den största delen av utsläpp relaterade till cementförbrukning och cementproduktion. Detta beror enligt Betonginstitutet på att utvecklingsländerna i större grad bygger upp infrastruktur.

Generellt kan man säga att cement tillverkas genom att man tar kalciumkarbonat – kalk – och lermineral, som krossas och mals till ett torrt pulver. Pulvret bränns i ugnar med en temperatur på cirka 1400°C. Denna process kallas kalcinering och bildar kalciumoxid – bränd kalk – och koldioxid. Kalciumoxiden förs sedan vidare för att göra klinker. Klinkern mals med lite gips till cement.

Koldioxid avges dels från bränslet vid förbränningen i denna process och dels som en biprodukt i den kemiska process som bildar klinkern. Processen att skapa kalciumoxid är alltså en miljöbov som ger upphov till stora mängder koldioxid. År 2005 släppte utvecklingsländerna ut 880 miljoner ton koldioxid i bara tillverkningen av kalciumoxid, jämfört med I-ländernas 275 miljoner ton.

Flera förslag på lösningar
I flera år har det varit tal om lösningar på detta miljödrama. Många förslag har kommit om hur man kan göra cementproduktionen mer miljövänlig i nästan alla delar av processen.

Termisk och elektrisk effektivisering av fabrikerna, alternativa bränslen vid förbränningen, nya recept för klinkerframställningen och aktiv infångning och lagring av koldioxiden i de olika tillverkningsstegen är några metoder som World Business Council for Sustainable Development, WBCSD, listar i en rapport.

Flertalet nya cementtyper är under utveckling med syfte att med nya recept och tillverkningssätt minska koldioxidutsläppen.  Få av dessa har testats tillräckligt för att kunna lova att de är ekonomiskt fördelaktiga eller att de lever upp till cementindustrins olika standarder för hållbarhet, ljuddämpning, värmeisolering och så vidare.

WBCSD anser dock att utvecklingen av dessa nya cementsorter är så lovande att de tycker att både regeringar och industrier bör följa utvecklingen och möjligtvis stödja forskningen bakom dem.

Miljövänliga cementtyper
Novacem är en cementtyp under utveckling som är baserad på magnesium istället för kalcium. Koldioxiden som bildas under processen tas tillvara på och återanvänds i processen. Även temperaturen under förbränningen kan sänkas med denna metod, vilket minskar bränsleutsläppen. Resultatet blir, enligt Novacem själva, ett koldioxidnetto som är mindre än innan tillverkningen. Enligt företaget själv absorberar Novacem-cement upp till 100 kg mer koldioxid än vad det släpper ut. WBCSD skriver att metoden är lovande för ett negativt koldioxidavtryck.

Novacems första fabrik för storskalig produktion planeras vara färdig någon gång runt 2014 eller 2015. I april i år fick Novacem pris som Topp 10 uppstickande teknologier, av MIT:s tidning Technology Review.

Geopolymer-cement är en gammal metod från 1950-talet som återanvänder industriernas avfallsmaterial, till exempel flygaska, bottenaska och slagg. Geopolymerer framställs genom att med hjälp av alkalier polymerisera kisel och aluminium - två ämnen som exempelvis återfinns i flygaska.

Denna tillverkningsprocess görs med lägre temperaturer jämfört med vanlig betong, samtidigt som ingen kalcinering sker.  Sammantaget minskas koldioxidutsläppen med denna metod med 80-90 procent.

Calera är en blandning av kalcium- och magnesiumkarbonat och kalcium- och magnesiumhydroxid. I förbränningsfasen blandar man koldioxiden med olika sorters vatten, bland annat havsvatten som innehåller flertalet kemiska ämnen. I denna process binds, enligt Calera, koldioxiden till olika ämnen och mineraliseras. På detta sätt kan man binda både koldioxid och kolmonoxid.

Ken Caldeira, professor vid Stanford University, tror dock inte på Caleras metod.
– Deras påstående att de kan sätta koldioxid i havsvatten och skapa mineraler är för mig helt obegripligt, säger han till Business Week.

C-fix är en ersättning till cement som använder oljeraffinaderiernas avfallsspill som material. Avfallsspillet som blir kvar längst ned i raffinaderiprocessen, efter att bensin, diesel, lätt tändolja och tung tändolja har utvunnits, brukar vanligtvis blandas ut med lätt tändolja för att göra mer tung tändolja, eller helt enkelt brännas upp. I båda fallen frigörs koldioxid.

C-fix själva menar att för varje kilo av deras produkt förhindrar man att 2,5 kilo koldioxid släpps ut i atmosfären. På företagets hemsida refererar man till flera fallstudier där C-fix har använts framgångsrikt, bland annat för golv hos Friesland Foods och Heineken i Holland.
– Det här är så pass nytt för oss så att vi inte har börjat forska om det. Förslag har lagts in på att vi ska titta på det nästa år, säger Jan Trägårdh, gruppchef för Material på Betonginstitutet.