Læserne må tilgive en gammel teknik-nørd for nu at skrive om et emne, der har fyldt i mange år af hans liv. Cementfremstilling. Her har vi fat i en af de største ”klimasyndere”, der alene bidrager med over fire procent af de menneskelige CO2-udledninger.
Det er næppe nødvendigt at beskrive, hvordan cement er et helt afgørende materiale i opbygningen af det moderne samfund. Beton bruges til bygninger, veje, broer, kloakering, havne osv., osv. Derfor er cement naturligvis midt i sigtekornet, når klimakulten drømmer om at opnå netto-nul i udledningerne.
Cement fremstilles af ganske billige råvarer, primært kalksten og ler. Hertil kommer lidt krydderier, der f.eks. kan være strandsand, jernmalm eller bauxit (som bruges til aluminium-fremstilling). Der er masser af de varer; vi kan fortsætte den nuværende cementproduktion i millioner af år.
Ulempen ved cement er det relativt store energiforbrug ved fremstillingen. Det er dels elektricitet til knusning, formaling og anden håndtering, dels brændstof til cementovnene, hvor man skal op på temperaturer i nærheden af 1500 grader celsius.
Elektriciteten kan komme fra sol og vind, og dermed være CO2-fri, dog kan en cementfabrik ikke køre på den stærkt varierende strøm, som de to kilder leverer på egen hånd. Der skal backup til, der sikrer en pålidelig forsyning.
Brændstoffet til ovnene er traditionelt kul, olie eller gas. Her kan man i princippet bruge noget biomasse, om end fyring med træ alene ikke vil give en tilstrækkelig høj temperatur. Man fyrer dog også med affald, f.eks. gamle bildæk. Biogas ville også være en mulighed, men der skal store mængder til, hvis man har en moderne cementovn i gængs størrelse.
Nu er der så det særlige problem ved cementfremstilling, at kalkstenen er en yderligere kilde til CO2-udledningen. Kalksten består af calcium og karbonat, CaCO3. Når den varmes tilstrækkeligt op, splittes den i brændt kalk, CaO og CO2. Det er kun den brændte kalk, der skal indgå i cementen. Bidraget fra kalkstenen næsten fordobler CO2-udledningen fra brændstoffet, og her har vi et problem, der reelt kun kan løses ved efterfølgende opsamling og deponi af CO2-en, som Aalborg Portland satser på nu.
Men i ny og næ nævnes der i medierne noget om nye ”CO2-besparende” cement-typer. De findes også, man kan blande forskellige materialer i cementen og derved spare nogle procent på udledningerne. Men noget afgørende er der ikke kommet frem. Det samme gælder elektriske cementovne, de hører også til i drømmeverdenen.
Store dele af bygningsindustrien kigger sig om efter andre løsninger på klimakrisen, og bl.a. danske arkitekter agiterer for genbrug af gamle byggematerialer, brug af meget mere træ i konstruktionerne, og så selvfølgeligt drastisk at skære ned på byggeriet i det hele taget. Hvad skal folk også med alle de huse!
Men så var der nogle forskere, der fik offentliggjort en artikel i Nature, og som anviser en vej til cement som stort set fjerner behovet for kalksten og dermed hele det kedelige ekstra CO2-udslip.
Historien bliver omtalt i noget, der hedder ECONEWS og her ser det ekstremt lovende ud:
Cementens CO2-problem har måske en effektiv løsning, udskift kalkstenen med basalt, fordi modelberegninger viser at energibehovet kan falde med mere end 40% og CO2-udledningerne med mere end 80%, fra ca. 650 kg/ton cement til omkring 50 kg.
Hvad dælen nøler vi efter?
Men nu bliver det lidt mere nørdet, fordi undertegnede naturligvis måtte læse den Nature-artikel og finde ud af, hvad forfatterne satser på at opnå.
De lægger ikke skjul på, at det hele er meget teoretisk lige nu, men på den anden side tvinger klimakrisen os til at arbejde med alle tænkelige løsninger. Lige den pointe vender vi tilbage til.
Cement består af en blanding af calciumoxid, (brændt kalk), siliciumoxid (sand), jernoxid og aluminiumoxid. De skal være til stede i forholdsvis veldefinerede mængder, og calciumoxiden udgør langt størstedelen, måske 60-70%. Derfor er det afgørende, at man har adgang til store mængder af billig kalksten.
Traditionel cementproduktion er simpel. Først knuses, blandes og formales råvarerne til pulver. Pulveret sendes gennem ovnen, hvor det bliver til de såkaldte cementklinker. Derefter formales klinkerne sammen med lidt gips, og så har man den færdige cement. Når fabrikkerne ser så store ud, ligger det i, at de er designet til at producere måske mellem 5000 og 10.000 ton cement pr. døgn.
I Nature-artiklen kigger forskerne nu på nogle andre bjergarter, dvs. typer af sten. Her er det især basalt, der oprindeligt stammer fra vulkaner. Basalt er en sort, tæt sten, der kan se ganske smuk ud når den bliver poleret. Men den er også hård, og den var svær at håndtere for billedhuggerne, f.eks. i det gamle Egypten, hvor man ikke gik af vejen for at gøre det vanskeligt for sig selv.
Basalt rummer alle de stoffer, der skal indgå i cementen, calciumoxid, siliciumoxid, jernoxid og aluminiumoxid. Men indholdet af førstnævnte er meget lavere, end der skal bruges til cement. Derfor skal vi nu have ændret på sammensætningen. Det er en meget mere kompliceret proces. Først skal den hårde basalt knuses og males ned, derefter skal pulveret opløses i syre, og bagefter kan man så skille jern, aluminium og silicium ud. Det er en indviklet og kostbar proces, der vel at mærke slet ikke er afprøvet i praksis endnu.
Forfatterne har kun regnet teoretisk på processen, bl.a. for at få et bud på energiforbruget. Økonomien er selvfølgeligt også helt håbløs, alene når man tænker på den syndflod af syre og andre kemikalier, som skal bruges. Men her håber man på at kunne skille noget jern og aluminium ud, de kan så sælges som metaller ved siden af og forbedre regnskabet.
Men sammenfattende må man sige, at dette her er en fugl på taget og, klimakrise eller ej, næppe værd at forfølge. Men der skal nok være flere forskningspenge på vej…
Danish
Hvorfor diskuteres ikke cementens genoptagelse af CO2 ved størkning og hærdning?
De mængder af CO₂, der genoptages, er helt forsvindende små sammenlignet med, hvad der blev frigivet under fremstillingen.
Et af de mest populære pozzolaner er kulflyveaske fra forbrænding af kul. Det findes der masser af, fordi kulforbruget fortsat er betydeligt – bare ikke længere i Danmark og andre rige lande. Men “fortynding” af cement med pozzolaner er bestemt værd at gå efter. Specielt fordi vore dages cement er ret god, hvilket gør at vi ikke har behov for at bruge så meget cement pr. m³ beton som vi tidligere har gjort.
Det fremtidige cementforbrug vil være størst udenfor OECD og man har derfor behov for store kilder til fremstilling af pozzolaner, der kan afløse kulflyveaske, hvis/når kulforbruget skulle falde.
Man har fundet ud af at kalcineret ler og kalk er et fremragende “kunstigt” pozzolan. Disse råstoffer er udbredt overalt på jorden, så det er fint. Karen Scrivener holder en fin halvtimed lektion om dette emne på YouTube: https://youtu.be/a7fpWA19aYc?is=eVNnlTUoTH4pHJIh – I Danmark er vi godt med på denne front. Brugen af “kalcineret lerprodukt” er tilladt i den danske standard for betonproduktion (DS 206) og materialet indgår også i Aalborg Portlands produkt, FUTURECEM.
Alt det er jo velkendt og bredt praktiseret i Verden. Specielt flyveasken fra kul havde Aalborg Portland stor glæde af i mange år. Men det rykker ikke meget ved CO₂-udledningerne, og ideen med kalcineret ler og kalk giver jo den sædvanlige CO₂ fra kalkstenen, så her er der ikke meget at hente, hvis man vil nedbringe udledningerne.
Se Karen Scriveners lektion – det er den mest effektive måde, at få styr på proportionerne i denne diskussion.
Kunne man ikke bruge pozzolan fra vulkaner på Island? Trist at FL Smidth har skilt sig af med deres cementdivision. Endnu et flagskib er forsvundet og det får ingen omtale.
Pozzolan bruges allerede i dag som tilslagsmateriale til cement, og det virker fint. Men det er slet ikke til rådighed i de mængder – milliarder af ton pr. år – som der skal bruges.