Sementin seosaineet ja niiden vaikutus sementin hiilidioksidipäästöihin

Abstract

Sementtiteollisuus on yksi maailman suurimmista yksittäisistä hiilidioksidipäästöjen lähteistä. Se vapauttaa noin 5% maailman ihmisperäisistä hiilidioksidipäästöistä. IEA:n "Blue"-skenaario pyrkii rajoittamaan ilmaston lämpenemisen 2°C:seen laskemalla ihmisperäisiä hiilidioksidipäästöjä 50% Business As Usual (BAU)-skenaarioon verrattuna vuoteen 2050 mennessä. Sementtiteollisuudelle tämä tarkoittaa 34-45% matalampia päästöjä verrattuna BAU-skenaarioon vuoteen 2050 mennessä. IEA tunnistaa neljä pääasiallista vipuvartta sementtiteollisuuden päästöjen vähentämiseen. Yksi näistä on portland-klinkkerin korvaaminen vaihtoehtoisilla seosaineilla. Seosaineina voidaan käyttää lukuisia teollisuuden ja maatalouden jäte- ja sivuvirtoja sekä monia luonnollisia mineraaleja. Tämä tutkimus tarkastelee erilaisia vaihtoehtoisia sementin seosaineita, niiden ominaisuuksia, saatavuutta ja niiden käytön vaikutusta sementin hiilidioksidipäästöihin. Työ myös tarkastelee Modified Empathetic Added Sustainability Index:in (M-EASI) käyttöä sopivimman sementtiseoksen valintaan. Päästöjen vähentämisen näkökulmasta lupaavimpia vaihtoehtoisia seosaineita ovat kaoliiniset savet ja kalkkikivi niiden hyvän saatavuuden, suuren mahdollisen korvaussuhteen ja matalan hyödyntämisasteen johdosta.

Cement industry is one of the largest single sources of carbon dioxide. It emits about 5% of the worlds anthropogenic carbon dioxide. International Energy Agencies (IEA) "Blue"-scenario intends to limit global warming to 2°C by lowering total anthropogenic carbon dioxide emissions by 50% in comparison to the Business As Usual (BAU)-scenario before the year 2050. For cement industry this means 34-45% lower emissions versus the BAU-scenario by the year 2050. IEA identifies four main levers for lowering emissions from cement industry. One of these is substituting portland-clinker with supplementary cementitious materials (SCM). Numerous industrial and agricultural waste- and sidestreams in addition to many natural minerals can be used as alternative mix ingredients. This work reviews different alternative mix ingredients, their attributes, availability and the impact of their use on cements carbon dioxide emissions. The work also reviews using Modified Empathetic Added Sustainability Index (M-EASI) as a tool for choosing the most suitable cement mix. From the perspective of lowering emissions the most promising alternative mix ingredients are kaolinic clay and limestone because of their good availability, high possible substitution ratio and low degree of exploitation.