Przemysł cementowy odpowiada za około 8% globalnych emisji dwutlenku węgla (CO₂), co czyni go jednym z największych źródeł emisji gazów cieplarnianych. W nadchodzącej dekadzie jego znaczenie w bilansie emisji CO₂ może wzrosnąć, ponieważ dekarbonizacja sektora energetycznego sprawi, że emisje procesowe staną się bardziej zauważalne. Przejście przemysłu cementowego na gospodarkę niskoemisyjną jest wyjątkowo trudne ze względu na emisje procesowe wynikające z chemicznego rozkładu węglanu wapnia podczas produkcji klinkieru. Aby sprostać temu wyzwaniu, proponuje się wdrożenie różnorodnych strategii redukcji emisji CO₂. Wśród nich znajdują się: (i) zmniejszenie stosunku klinkieru do cementu i poprawa efektywności energetycznej, co można osiągnąć dzięki wykorzystaniu alternatywnych paliw i surowców, oraz (ii) zastosowanie nowoczesnych technologii. Szczególnie obiecujące są technologie wychwytywania i składowania dwutlenku węgla (CCS), które umożliwiają wychwytywanie CO₂ powstającego w procesie produkcji cementu, a następnie jego składowanie w formacjach geologicznych.
W zaprezentowanym badaniu przeanalizowano dwie główne metody wychwytu CO₂ dla przemysłu cementowego: absorpcję aminową oraz technologię pętli wapniowej (ang. calcium looping, CaL). Absorpcja aminowa to dojrzała i sprawdzona technologia komercyjna, natomiast pętla wapniowa wyróżnia się możliwością wysokowydajnego odzysku ciepła procesowego, co może znacznie zmniejszyć zapotrzebowanie na energię w technologii aminowej. Celem pracy była ocena potencjału połączenia obu technologii w referencyjnej cementowni, a także przeprowadzenie wstępnej analizy efektywności energetycznej i ekonomicznej tego rozwiązania. Wyniki wskazują, że zastosowanie obu technologii równocześnie może zmniejszyć zużycie energii pierwotnej na unikniętą jednostkę emisji CO₂ do poziomu 2,3 MJ/kgCO₂ w porównaniu do 5,6 MJ/kgCO₂ dla samej absorpcji aminowej. Mimo tych korzyści, wychwytywanie CO₂ wiąże się z istotnym wzrostem kosztu produkcji klinkieru – z 67 EUR/t do około 155 EUR/t. Co istotne jednak, przy uwzględnieniu ceny uprawnień do emisji na poziomie 100 EUR/tCO2 koszt produkcji klinkieru wzrasta do ok. 150 EUR/t. Z kolei, wartość uprawnień do emisji na poziomie ok. 120 EUR/tCO2 sprawia, że koszt wytworzenia klinkieru bez CCS będzie wyższy niż w przypadku zakładu z wdrożoną instalacją wychwytu. Niemniej jednak, w kontekście przemysłu cementowego, konieczne będzie wdrożenie wszystkich dostępnych strategii dekarbonizacji, aby osiągnąć znaczną redukcję emisji CO₂ i jednocześnie sprostać rosnącemu zapotrzebowaniu na zrównoważone materiały budowlane.
Preliminary analysis of combining amine absorption and calcium-looping capture in cement plant / Magdalena Strojny, Patryk Suchodolski, Paweł Gładysz, Wojciech Nowak // W: CPOTE 2024: 8th international conference on Contemporary Problems of Thermal Engineering: towards sustainable & decarbonized energy system: the role of thermal engineering in green growth: Gliwice, Poland, 23-26 September 2024 : conference proceedings / ed. by Tomasz Simla. Silesian University of Technology, 2024. e-ISBN: 978-83-61506-60-7. — S. 617–628