Quá trình sản xuất clanhke pooc lăng là nguyên nhân chính gây phát thải CO₂, bao gồm cả phát thải do phân hủy đá vôi và phát thải từ nhiên liệu sử dụng trong quá trình nung. Bài báo trình bày phương pháp tính toán lượng CO₂ phát thải tương ứng với một số loại xi măng có hàm lượng clanhke khác nhau, bao gồm xi măng pooc lăng thông thường (OPC), xi măng siêu sulfat (SSC), xi măng xỉ lò cao và xi măng đa cấu tử.
Trong năm 2020, Hiệp hội Xi măng và Bê tông Toàn cầu (Global Cement and Concrete Association – GCCA) đã công bố cam kết hướng tới ngành xi măng và bê tông phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050. Đây là một bước tiến quan trọng trong quá trình giảm phát thải khí nhà kính của ngành vật liệu xây dựng, bởi sản xuất xi măng là một trong những nguồn phát thải CO₂ đáng kể trong lĩnh vực công nghiệp. Trong đó, quá trình sản xuất clanhke pooc lăng là nguyên nhân chính gây phát thải CO₂, bao gồm cả phát thải do phân hủy đá vôi và phát thải từ nhiên liệu sử dụng trong quá trình nung.
Ảnh minh họa: Internet
Một trong những giải pháp hiệu quả để giảm phát thải CO₂ là giảm hàm lượng clanhke trong xi măng và thay thế một phần clanhke bằng các vật liệu có hàm lượng carbon thấp hơn. Trên cơ sở đó, bài báo trình bày phương pháp tính toán lượng CO₂ phát thải tương ứng với một số loại xi măng có hàm lượng clanhke khác nhau, bao gồm xi măng pooc lăng thông thường (OPC), xi măng siêu sulfat (SSC), xi măng xỉ lò cao và xi măng đa cấu tử. Việc tính toán được thực hiện dựa trên hàm lượng các cấu tử chính trong xi măng và hệ số phát thải CO₂ tương ứng của từng cấu tử.
Về nguyên tắc, lượng phát thải CO₂ của xi măng có thể được xác định theo tổng đóng góp của các thành phần cấu tạo nên xi măng. Đối với xi măng pooc lăng, clanhke là thành phần chiếm tỷ lệ lớn và có hệ số phát thải CO₂ cao nhất. Khi một phần clanhke được thay thế bằng xỉ hạt lò cao, thạch cao hoặc các vật liệu khoáng khác, lượng CO₂ phát thải tính trên một đơn vị khối lượng xi măng sẽ giảm tương ứng. Do đó, mức độ giảm phát thải phụ thuộc chủ yếu vào tỷ lệ thay thế clanhke và hệ số phát thải của vật liệu thay thế.
Kết quả tính toán cho thấy sự khác biệt đáng kể về lượng phát thải CO₂ giữa các loại xi măng. Xi măng siêu sulfat có lượng phát thải CO₂ thấp nhất trong số các loại xi măng được khảo sát. So với xi măng pooc lăng thông thường, lượng CO₂ phát thải của xi măng siêu sulfat giảm khoảng 10 lần. Đây là kết quả của việc xi măng siêu sulfat sử dụng hàm lượng clanhke rất thấp, trong khi phần lớn thành phần còn lại là xỉ hạt lò cao và một lượng nhỏ chất hoạt hóa sulfat. Vì vậy, nguồn phát thải liên quan đến quá trình sản xuất clanhke được giảm đáng kể.
Đối với xi măng xỉ lò cao, lượng phát thải CO₂ giảm khoảng 5,4 lần so với xi măng OPC. Xỉ lò cao là sản phẩm phụ của quá trình sản xuất gang và có thể được sử dụng để thay thế một phần đáng kể clanhke trong xi măng. Việc sử dụng xỉ không chỉ làm giảm nhu cầu sản xuất clanhke mới mà còn góp phần tận dụng một nguồn vật liệu công nghiệp, qua đó giảm tiêu thụ tài nguyên và năng lượng.
Xi măng đa cấu tử cũng cho thấy khả năng giảm phát thải đáng kể, với lượng CO₂ phát thải thấp hơn khoảng 3,6 lần so với xi măng OPC. Loại xi măng này sử dụng đồng thời nhiều cấu tử khoáng khác nhau nhằm giảm tỷ lệ clanhke nhưng vẫn bảo đảm các yêu cầu về tính công tác, cường độ và độ bền của xi măng. Hiệu quả giảm phát thải phụ thuộc vào thành phần phối liệu cụ thể, tỷ lệ clanhke và nguồn gốc của các vật liệu thay thế.
Như vậy, có thể thấy rằng giảm hàm lượng clanhke là một trong những giải pháp trực tiếp và có hiệu quả để giảm phát thải CO₂ trong sản xuất xi măng. Theo kết quả tính toán, thứ tự về mức độ phát thải CO₂ của các loại xi măng được khảo sát có sự khác biệt rõ rệt, trong đó xi măng siêu sulfat có mức phát thải thấp nhất, tiếp theo là xi măng xỉ lò cao và xi măng đa cấu tử, trong khi xi măng OPC có mức phát thải cao nhất. Mức giảm tương ứng đạt khoảng 10 lần, 5,4 lần và 3,6 lần so với OPC.
Tuy nhiên, khi đánh giá lợi ích môi trường của các loại xi măng có hàm lượng clanhke thấp, cần xem xét đồng thời các yếu tố như nguồn gốc và chất lượng vật liệu thay thế, khoảng cách vận chuyển, năng lượng sử dụng trong quá trình nghiền và hoạt hóa, cũng như yêu cầu về tính năng kỹ thuật của sản phẩm. Do đó, việc giảm hàm lượng clanhke cần được thực hiện trên cơ sở cân bằng giữa yêu cầu về phát thải CO₂, hiệu quả sử dụng tài nguyên và các yêu cầu về chất lượng, độ bền của xi măng và bê tông.
Kết quả nghiên cứu cho thấy việc phát triển và sử dụng các loại xi măng có hàm lượng clanhke thấp, đặc biệt là xi măng siêu sulfat và xi măng xỉ lò cao, có tiềm năng lớn trong việc giảm dấu chân carbon của ngành xi măng. Đây là một trong những hướng quan trọng để ngành xi măng tiến tới mục tiêu giảm phát thải CO₂ sâu và phù hợp với định hướng trung hòa carbon vào năm 2050.
Xem chi tiết Bài nghiên cứu TẠI ĐÂY:
BuilData
