ปูนซิเมนต์ชนิดใหม่สามารถลดการปล่อยคาร์บอนจากการผลิตได้มากกว่าครึ่ง

หนึ่งในตัวการสำคัญลำดับต้นๆของการปล่อยคาร์บอนเข้าสู่บรรยากาศของโลกคือการผลิตปูนซิเมนต์ซึ่งเป็นวัตถุดิบสำคัญสำหรับงานก่อสร้างที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายทั่วโลก ดังนั้นจึงมีความพยามยามในการหาทางลดปริมาณการปล่อยคาร์บอนจากการผลิตปูนซิเมนต์มาตลอดหลายปีที่ผ่านมา ล่าสุดนักวิจัยได้พัฒนาปูนซิเมนต์ชนิดใหม่ที่สามารถลดการปล่อยคาร์บอนในระหว่างการผลิตลงได้มากกว่าครึ่งหนึ่ง

หินปูนเป็นวัตถุดิบหลักในการผลิตปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ (Portland Cement) ซึ่งใช้งานมากที่สุดในปัจจุบัน หินปูนซึ่งถูกใช้ในสัดส่วนราว 80% ของวัตถุดิบทั้งหมดจะผ่านกระบวนการระเบิดออกมาจากภูเขานำไปย่อยและบดเป็นผงแล้วนำไปเผาในเตาเผาแบบหมุนจนได้เป็นปูนเม็ดแล้วนำไปบดละเอียดเป็นปูนซิเมนต์ ระหว่างการเผาในเตาเผาแคลเซียมคาร์บอเนต (CaCO3) ในหินปูนจะถูกเปลี่ยนเป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ปล่อยออกสู่บรรยากาศ มีการประมาณการว่าในปี 2020 มีการผลิตปูนซีเมนต์ประมาณ 6,000 ล้านตันทั่วโลก และในการผลิตปูนซิเมนต์ดังกล่าวนั้นมีการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์คิดเป็นสัดส่วนมากถึง 8% ของทั้งหมด

หากต้องการลดปริมาณการปล่อยคาร์บอนจากการผลิตปูนซิเมนต์จำเป็นต้องลดสัดส่วนของหินปูนลงให้มากที่สุด ปูนซิเมนต์ชนิด CSA (Calcium Sulfoaluminate) ดูเหมือนจะเป็นความหวังหนึ่ง ปูนซิเมนต์ชนิดนี้ใช้แร่บอกไซต์ (Bauxite) แทนที่หินปูนส่วนใหญ่ แต่ว่าแร่บอกไซต์เป็นวัตถุดิบที่จำเป็นสำหรับการผลิตอะลูมิเนียมและมีปริมาณจำกัด ดังนั้นทีมวิจัยที่มหาวิทยาลัย Martin-Luther-Halewittenberg (MLU) ในประเทศเยอรมันและมหาวิทยาลัย Pará ในประเทศบราซิลจึงได้ร่วมกันพัฒนาปูนซิเมนต์ชนิดใหม่โดยใช้ดินเหนียวเบอร์เทรา (Belterra clay) ซึ่งเป็นชั้นดินที่อยู่เหนือชั้นแร่บอกไซต์มาแทนที่หินปูนแทนแร่บอกไซต์

ชั้นดินเหนียวเบอร์เทราอาจมีความหนาถึง 30 เมตร และครอบคลุมแหล่งแร่บอกไซต์ในเขตร้อนของโลก เช่น แอ่งแอมะซอน และในภูมิภาคอื่นๆ ซึ่งหมายความว่ามันจะมีปริมาณมากเพียงพอสำหรับการผลิตปูนซิเมนต์ ที่สำคัญดินเหนียวเบอร์เทรามีแร่ธาตุที่เป็นอะลูมิเนียมมากเพียงพอสำหรับการผลิตปูนซีเมนต์คุณภาพสูง และยังสามารถนำไปผลิตได้เลยโดยไม่ต้องผ่านกระบวนการใดๆ ข้อดีอีกประการหนึ่งคือในการทำเหมืองบอกไซต์ชั้นดินเหนียวเบอร์เทราถูกขุดออกมาทิ้งอยู่แล้ว มันจึงเหมือนเป็นผลพลอยได้หรือเหมือนกับนำขยะมาใช้ประโยชน์

เราอาจไม่สามารถทดแทนหินปูนด้วยดินเหนียวเบอร์เทราทั้งหมดได้ แต่อย่างน้อย 50-60% ของหินปูนสามารถแทนที่ด้วยดินเหนียวเบอร์เทรา การเปลี่ยนแปลงสัดส่วนวัตถุดิบนี้ยังส่งผลที่ไม่ได้คาดคิดในขณะทำการเผาด้วยคือต้องการอุณหภูมิในการเผาที่ 1,250 °C ต่ำกว่าการเผาปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ถึง 200 °C ดังนั้นในการผลิตปูนซิเมนต์ชนิดใหม่นี้จึงไม่เพียงลดการปล่อยคาร์บอนจากการลดสัดส่วนปริมาณหินปูนเท่านั้น แต่ยังลดการใช้พลังงานลงไปมากด้วยซึ่งมีผลให้การปล่อยคาร์บอนลดลงในอีกทางหนึ่ง เมื่อรวมผลกระทบเหล่านี้การปล่อยคาร์บอนระหว่างการผลิตปูนซีเมนต์จะลดลงได้ถึงสองในสามหรือเกือบ 70% เลยทีเดียว

จากการทดสอบในห้องปฏิบัติการอย่างกว้างขวางทีมวิจัยพบว่าปูนซีเมนต์ชนิดใหม่นี้มีคุณสมบัติตรงตามข้อกำหนดด้านคุณภาพทั้งหมดที่กำหนดไว้สำหรับปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์แบบดั้งเดิม และในขณะนี้ทีมวิจัยกำลังตรวจสอบว่ามีแหล่งดินเหนียวในเยอรมนีที่เหมาะสำหรับการผลิตปูนซีเมนต์หรือไม่

ข้อมูลและภาพจาก jioforme, newatlas