Το μέλλον του σκυροδέματος ως δομικού υλικού θα εξαρτηθεί από το αν θα γίνει πιο βιώσιμο. Ένα σημαντικό βήμα προς αυτή την κατεύθυνση έχει γίνει τώρα στη Νορβηγία, όπου η τεχνολογία δέσμευσης και αποθήκευσης άνθρακα αναμένεται να τεθεί σε λειτουργία το 2025.
Οι εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα
Σύμφωνα με το Παγκόσμιο Οικονομικό Φόρουμ, εάν η τσιμεντοβιομηχανία ήταν χώρα, θα ήταν η τρίτη ή τέταρτη μεγαλύτερη πηγή εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα (CO2) στον κόσμο, αντιπροσωπεύοντας το 8% όλων των παγκόσμιων εκπομπών ή 1,6 δισεκατομμύρια μετρικούς τόνους CO2. Η χρήση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και εναλλακτικών υλικών συμβάλλει στη μείωση του αποτυπώματος άνθρακα της βιομηχανίας, αλλά απαιτούνται περισσότερες ενέργειες εάν ο κόσμος πρόκειται να επιτύχει τους κλιματικούς στόχους του.
Το Εργοστάσιο Τσιμέντου Υλικών-Χαϊδελβέργης στο Μπρέβικ της Νορβηγίας είναι η πρώτη εγκατάσταση δέσμευσης CO₂ στον κόσμο στη βιομηχανία τσιμέντου.
Η διεθνής εταιρεία δομικών υλικών Heidelberg Materials ανταποκρίνεται στην πρόκληση με την πρώτη στον κόσμο εγκατάσταση δέσμευσης και αποθήκευσης άνθρακα (CCS) για τσιμέντο στις εγκαταστάσεις παραγωγής της στο Brevik της Νορβηγίας, κοντά στη Βόρεια Θάλασσα. Το τσιμέντο είναι το κύριο συστατικό του σκυροδέματος, ο δεύτερος πιο καταναλισκόμενος πόρος στον κόσμο, και ένα τεράστιο μερίδιο των εκπομπών του είναι αναπόφευκτο λόγω της διαδικασίας παραγωγής του.
Η CCS είναι μια διαδικασία που έχει σχεδιαστεί για να δεσμεύει και να αποθηκεύει αυτές τις αναπόφευκτες εκπομπές CO2 που διαφορετικά θα απελευθερώνονταν στην ατμόσφαιρα. Και η πρωτοποριακή εγκατάσταση Brevik, η οποία σύντομα θα τεθεί σε λειτουργία, αποτελεί σημαντικό ορόσημο για τη βιομηχανία και για τον στόχο της Heidelberg Materials να έχει ένα εντελώς κλιματικά ουδέτερο χαρτοφυλάκιο.
Δοκιμασμένοι συμπιεστές για δέσμευση άνθρακα
Με τεχνολογίες από την SLB Capturi και την MAN Energy Solutions, η νέα εγκατάσταση Brevik CCS έχει σχεδιαστεί για να δεσμεύει περίπου 400.000 μετρικούς τόνους ετησίως - χρησιμοποιώντας έναν διαλύτη με βάση την αμίνη για την απομάκρυνση του CO2 από τα καυσαέρια.
Αυτή είναι η πρώτη φορά που η διαδικασία εφαρμόζεται σε βιομηχανικές εργασίες τσιμέντου, η χρήση αποδεδειγμένης τεχνολογίας είναι το κλειδί για την επιτυχία της. Ενώ η SLB Capturi παρέχει τη μονάδα δέσμευσης άνθρακα Bigh CatchTM, συμπεριλαμβανομένης της επεξεργασίας CO2 και της ενδιάμεσης αποθήκευσης, η MAN Energy Solutions, ως προμηθευτής της SLB Capturi, είναι υπεύθυνη για το τεράστιο σύστημα συμπιεστών στη μέση της εγκατάστασης. Πρόκειται για έναν ηλεκτροκίνητο συμπιεστή RG 63-7, ο οποίος έχει πάνω από 30 χρόνια αποδεδειγμένης χρήσης στη χημική βιομηχανία.
Η εγκατάσταση CCS στο Brevik χρησιμοποιεί συμπιεστές υψηλής τεχνολογίας από την MAN Energy Solutions σε συνδυασμό με ένα μοναδικό σύστημα «Ανάκτησης Θερμότητας Δέσμευσης Άνθρακα» για την αύξηση της ενεργειακής απόδοσης του εργοστασίου
Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας συμπίεσης στο Brevik, καθώς αυξάνονται οι θερμοκρασίες, η θερμότητα ανακτάται και χρησιμοποιείται στη διαδικασία δέσμευσης. Η εγκατάσταση είναι η πρώτη στον κόσμο που χρησιμοποιεί αυτό το υπερσύγχρονο σύστημα ανάκτησης θερμότητας, που αναπτύχθηκε από την SLB Capturi σε συνεργασία με την MAN Energy Solutions. Αυτή η καινοτόμος προσέγγιση αυξάνει την ενεργειακή απόδοση των εγκατεστημένων μονάδων CCS. Συνολικά, στο Brevik, καλύπτει περίπου το ένα τρίτο της ζήτησης θερμότητας της εγκατάστασης, μειώνοντας το ενεργειακό κόστος των συστημάτων CCS και μειώνοντας περαιτέρω τον αντίκτυπό της στο περιβάλλον.
Συνεργασίες και ασφάλεια για βιώσιμο τσιμέντο
Επειδή τα κύρια μέρη του συστήματος συμπιεστών του Brevik κατασκευάζονται στις εγκαταστάσεις της MAN Energy Solutions στο Βερολίνο και το Όμπερχαουζεν και στη συνέχεια συναρμολογούνται επί τόπου στη Νορβηγία, η συναρμολόγηση ενός τεράστιου συστήματος σε έναν τόσο στενό χώρο παρουσίαζε μια πρόκληση. «Πρόκειται για ένα απαιτητικό έργο», λέει ο Eric Szalai, Διευθυντής Εργοταξίου της MAN Energy Solutions.
«Το σύστημα συμπιεστών καταλαμβάνει περιορισμένο χώρο. Θα ήταν δύσκολο και χρονοβόρο να αλλάξει κάτι που είχε ήδη τοποθετηθεί, οπότε χρειαζόμασταν ένα λεπτομερές σχέδιο για ολόκληρη τη διαδικασία κατασκευής. Στο Όμπερχαουζεν, η MAN Energy Solutions χρησιμοποίησε ψηφιακή μοντελοποίηση διδύμων και δυναμικές προσομοιώσεις διεργασιών για να εντοπίσει ευκαιρίες για τη μείωση των χρόνων ψυχρής εκκίνησης. Αυτή η ψηφιακή μηχανική προσέγγιση έχει τεράστιες δυνατότητες για την απλοποίηση των λειτουργιών και την ελαχιστοποίηση της κατανάλωσης ενέργειας στα εργοστάσια τσιμέντου.
Η επιτυχία της εγκατάστασης CCS
Η επιτυχία της εγκατάστασης CCS στο Brevik ανοίγει την πόρτα για περισσότερα έργα δέσμευσης άνθρακα που θα συνδυαστούν με βιομηχανικές διαδικασίες παγκοσμίως, οι οποίες αντιπροσωπεύουν σχεδόν το ένα τέταρτο όλων των εκπομπών CO2. Η μετάβαση σε έργα μεγαλύτερης εμπορικής κλίμακας θα μειώσει επίσης το κόστος και τους χρόνους παράδοσης της τεχνολογίας μακροπρόθεσμα. Για παράδειγμα, μόνο με το έργο Brevik, η MAN Energy Solutions κατάφερε να βελτιστοποιήσει το σύστημα συμπιεστών της σε ένα τυπικό μέγεθος πλατφόρμας για εφαρμογές CCS και αναπτύσσει περαιτέρω εργαλεία με τεχνητή νοημοσύνη και τηλεπαρακολούθηση για τη μείωση των χρόνων και του κόστους συντήρησης.
Η οικοδόμηση του μέλλοντος του κατασκευαστικού κλάδου απαιτεί το σκυρόδεμα να γίνει πιο βιώσιμο από ό,τι είναι σήμερα. Για να επιτευχθεί αυτό, ορισμένα συστατικά μπορεί να χρειαστεί να αντικατασταθούν με εναλλακτικά υλικά. Αλλά το τσιμέντο, ένα βασικό συστατικό, θα πρέπει να γίνει πιο βιώσιμο χρησιμοποιώντας δέσμευση και αποθήκευση άνθρακα (CCS). Δεδομένου ότι η παγκόσμια χρήση σκυροδέματος αναμένεται να αυξηθεί, αυτό καθιστά την τεχνολογία CCS ακόμη πιο κρίσιμη.
