Cementárenská Produkce a Emise Skleníkových Plynů

Kdyby byl cementárenský průmysl státem, byly by jeho emise třetí největší na světě, hned po Číně a USA. V roce 2015 způsobila výroba cementu přibližně 2,8 miliard tun CO2, tedy asi 8 % světových emisí. To je zhruba čtyřikrát více než letecká doprava. Můžeme očekávat, že díky rozvoji měst bude poptávka po cementu a betonu ve světovém měřítku dále narůstat.

Cement vs. Beton

Beton je směs písku, vody a cementu, který při tuhnutí písková zrna slepí. Výroba jedné tuny cementu vytvoří v průměru 0,6 tuny CO2. Oxid uhličitý přitom vzniká dvěma způsoby: jednak jako produkt chemické reakce, a jednak při spalování uhlí nebo plynu při zahřívání.

Proces Výroby Cementu

Cement se vyrábí v pecích, zahříváním směsi rozemletého vápence a jílů na teploty okolo 1450 °C. Zbylých 40 % emisí z výroby cementu je důsledkem spalování uhlí nebo plynu při zahřívání. Zatímco zahřívání je možné provádět i s mnohem nižšími emisemi, například spalováním vodíku, oxid uhličitý z chemické reakce není prakticky možné snížit.

Omyl o Vázání CO2 Zpět do Betonu

Představa, že se při tuhnutí váže CO2 zpět do betonu, je častý omyl. Pro vysvětlení je potřeba rozlišovat mezi maltou a betonem, jejichž tuhnutí jsou velmi odlišné procesy. Malta je směs hašeného vápna Ca(OH)2 s vodou a pískem a tuhnutí malty spočívá ve vázání CO2 ze vzduchu a přeměně hašeného vápna na vápenec.

Tuhnutí betonu je ale jiný, a v jistém smyslu složitější proces - nezpůsobuje jej reakce se vzduchem, ale reakce s vodou, při které vznikají tzv. hydratační produkty, tedy sloučeniny obsahující chemicky vázanou krystalovou vodu - proto je možné pracovat s betonem i pod vodou. Tyto hydratační produkty jsou ve vodě nerozpustné a velmi pevné. K velmi slabému vázání CO2 ze vzduchu dochází až při zvětrávání betonu, kdy působením vody a oxidu uhličitého vzniká zejména na povrchu betonu vápenec.

Čtěte také: Normy EU pro kamiony

Globální Produkce Cementu

V současné době je zdaleka největším producentem cementu Čína, kde se vyrábí přibližně 60 % světové produkce. To je ale důsledek poměrně nedávného vývoje - ještě v roce 1990 Čína vyráběla méně než čtvrtinu světové produkce. Další významní producenti cementu jsou Indie, USA a Evropská unie.

V roce 2018 vzniklo v České republice kvůli produkci cementu celkem asi 3,8 miliónů tun CO2, což je přibližně 2,7 % celkových emisí skleníkových plynů v ČR. To je srovnatelné s ročními emisemi středně velké uhelné elektrárny, a skoro třikrát víc než emise z letecké dopravy.

Budoucí Vývoj a Cíle

Ke snížení by samozřejmě nejvíce přispěl pokles spotřeby cementu, tedy méně staveb z betonu. Dlouhodobé scénáře vývoje však očekávají, že poptávka po cementu ve světě naroste o 12-23 % do roku 2050, zejména v důsledku rozvoje zemí jako Indie, Indonésie či Brazílie. Na druhou stranu, pro naplnění Pařížské dohody a omezení oteplování na 2 °C musejí emise z výroby cementu klesnout do roku 2050 asi o čtvrtinu.

Možnosti Snížení Emisí

Je tedy možné snížit celkové emise z výroby, i když se bude zvyšovat objem jeho výroby?

• Použití alternativních paliv - vzhledem k vysoké teplotě nelze k zahřívání použít elektřinu, přichází v úvahu vodík nebo syntetická paliva z biomasy.
• Snížení množství CaO v cementu a jeho nahrazení jinými sloučeninami - i tento přístup je oblastí vývoje a experimentování.
• Zachycování uhlíku (CCS, carbon capture and storage) při výrobě cementu - do technologie zachycování uhlíku se vkládají velké naděje a už existují testovací projekty.

Výroba cementu se proto řadí k průmyslovým procesům, jejichž emise sice lze snížit, ale mnohem obtížněji než například v energetice.

Čtěte také: Trh s biopotravinami v ČR

Cementárny v ČR a Snižování Emisí

Čížkovická cementárna patří nejen k významným zaměstnavatelům v regionu, ale rovněž k firmám s výraznou lokální odpovědností a ekologickým přístupem k podnikání. Společnost postupně mění výrobní technologie a postupy a investuje výrazně do ekologických opatření. V letošním roce investovala 50 milionů korun do kompletní rekonstrukce filtru spalin, což přineslo až 30násobné snížení emisí na absolutní minimum. Cementárna tak efektivně pracuje s emisemi i odpady a bezpečně plní všechny předpisy.

Všechny výrobní procesy jsou plně monitorovány a vyhodnocovány. Kromě rekonstrukce filtru spalin se postupně optimalizuje produktové portfolio a mění se i složení paliv. Cementárna patří k firmám, jež efektivně zpracovávají alternativní paliva a tím šetří paliva fosilní. Ve vysokoteplotní rotační peci se tak mohou používat např. vysloužilé pneumatiky, drcené plasty a textil. Vše je bezodpadová technologie s neustále monitorovanými emisemi, které se pohybují bezpečně v limitech.

Společnost se snaží snížit produkci slínku při výrobě cementu. Slínek je hlavní složka cementu a získává se vypálením vápencového slínu při teplotách vyšších než 1450 °C v rotační peci. Cement se poté vyrobí namletím slínku spolu s dalšími složkami. Složky cementu mohou snižovat emise skleníkových plynů. Například při výrobě cementu s 30procentním podílem jiné složky než je slínek vyprodukujeme až o 27 % emisí CO2 méně. Těmto cementům se říká cementy směsné.

Hlavními složkami mohou být např. přírodní vápenec, vysokopecní struska, nebo popílek, což jsou vedlejší produkty výroby železa a elektrické energie. Tyto složky mohou mít za určitých podmínek pozitivní vliv na konečné vlastnosti cementu. Zpracováním těchto surovin tak smysluplně přispíváme ke snížení emisí CO2 a celkovému zlepšení životního prostředí.

Dekarbonizace Cementáren

Cementárny chtějí snížit emise o polovinu. Zbavit se emisí při výrobě cementu je zatím nadlidský úkol. Přitom je klíčovou příměsí všudypřítomného betonu, takže stavbaři si bez něj neporadí. Na každého obyvatele planety připadá spotřeba zhruba půl tuny cementu ročně. Polovina veškerého cementu se používá na výstavbu budov, zbytek je potřeba na silnice, železnice či energetická zařízení, jako jsou elektrárny.

Čtěte také: Česká energetika a emise

Výroba cementu měla loni podle odhadů World Cement Association za následek vznik 2,4 gigatuny oxidu uhličitého, což představuje sedm až osm procent celkových globálních emisí. Šedesát procent emisí však při výrobě vznikne a bude je potřeba následně zachycovat ze vzduchu a ukládat. Emise z fosilních paliv odpovídají za zhruba 33 procent celkových emisí skleníkových plynů z výroby cementu.

Cementárny nicméně fosilní paliva postupně nahrazují alternativními palivy z průmyslových, jinak nevyužitelných odpadů, navíc s významným podílem uhlíkově neutrální biomasy. Tuhá alternativní paliva (TAP) jsou vlastně drtí pneumatik, textilu, papíru, štěpky či plastových výmětů, což je třeba plast z třídicích linek nevhodný k recyklaci.

„Cementárny v České republice patří mezi trojici nejúspěšnější evropských států ve využívání alternativních paliv, průměr náhrady je zhruba 87 procent a některé výrobní jednotky dosahují až 95 procent. Biomasa je důležitá, protože se považuje za uhlíkově neutrální. Při spalování se sice uvolňuje oxid uhličitý, ale absorbovaly ho spalované rostliny během svého růstu.

Zásadním problémem zůstává, že při produkci cementu vzniká 60 procent emisí CO2 při chemické reakci, která se nazývá kalcinace a jíž se nelze vyhnout. Působením tepla se vápenec rozkládá na oxid vápenatý a oxid uhličitý. Za teploty 1450 stupňů Celsia a následným ochlazením vznikají slínkové minerály, které po semletí v cementu při smíchání s vodou zajišťují tuhnutí a tvrdnutí cementu.

Emise by měly pomoci snižovat například kalcinované jíly. Výstavba linky na zpracování materiálu, který bude hrát klíčovou roli v nových cementech s nižší uhlíkovou stopou, zahájila společnost Holcim v Čížkovicích letos v únoru. „Nové produkty s kalcinovanými jíly představíme zhruba v polovině příštího roku. Kalcinované jíly mají oproti slínku až 3,5krát nižší uhlíkovou stopu.

Nejčastěji používaným druhem cementu je portlandský cement CEM I, který má nejvyšší uhlíkovou stopu. „Je pravdou, že nejekologičtější cement CEM V není možné uplatnit plošně u všech typů stavebních konstrukcí, protože například u stropů narážíme na limity. Při jejich dalším zatížení by totiž mohlo dojít k nežádoucím průhybům a dotvarování stropní konstrukce.

Vzhledem k tomu, že většinu emisí nepůjde v cementárnách jen tak odbourat, spoléhá sektor na zatím ne příliš ozkoušené technologie zachycování oxidu uhličitého při výrobě a jeho ukládání do geologických vrstev (anglicky Carbon Capture Storage, pozn. aut.).

V aktuálním Vnitrostátním plánu České republiky v oblasti energetiky a klimatu se píše, že Česko bude muset zajistit zachycení a uložení 8,1 milionu tun oxidu uhličitého ročně. A to po roce 2035. S ohledem na omezené kapacity ukládání CO2 do horninových struktur bude potřeba významné množství zachycených emisí přepravovat do zahraničí, ideálně pomocí plynovodů.

Možnosti Financování Dekarbonizace

Průmysl, tak jak funguje v tuto chvíli, tak generuje velké množství emisí. My potřebujeme, aby ten průmysl v dlouhém období negeneroval žádné emise, takže v tuhle chvíli je důležité, jak financovat ty technologie, které k tomu těžký průmysl bude potřebovat.

V cementu v podstatě není jiná alternativa, než jak říkáš, zachytit ten uhlík, jestli ho pak chceš schovat zpátky pod zem, nebo ho využít k ničemu jinému. To už nechám na tvém rozhodnutí, ale to jsou ty dvě alternativy v tuhle chvíli, co se týče toho cementu, tak nemáme technologicky jinou alternativu než zachytávání uhlíku, respektive jsou tam nějaké jiné alternativy, jako že třeba budeš vyrábět cement s menším množstvím slínku, což je mletý cement a mletý vápenec dohromady, který způsobuje ty emise.

Zachycením a jak říkáš, buď použitím toho oxidu uhličitého na něco jiného, anebo jeho napumpováním pod zem. Ta paleta je tam relativně široká.

V tuhle chvíli, co se týče velkých cementáren, tak máme v České republice 4 a v podstatě vyrábějí lokálně s tím, že do České republiky se importuje nějakých 15 % spotřeby cementu České republiky.

Přináší to, k čemu se jako dostáváme, že ta cena cementu, respektive cena oceli je formovaná na světové úrovni, takže v podstatě to, jaká je cena té oceli v ostatních regionech ovlivňuje i to, jaká je cena tady u nás. U nás v České republice u nás v Evropské unii, to znamená, že my musíme soutěžit proti výrobcům oceli v jiných regionech.

Jestli je schopný v principiálně ano ten systém je nebo ten mechanismus je navržený dobře s tím, že funguje jednoduše v tom, že pokud vyrábíš nějaký, respektive ocel v Evropské unii, tak si musíš na každou část svých emisí kupovat emisní povolenku, která se obchoduje na trhu. A pokud dovážíš do Evropské unie, tak si ji budeš muset koupit úplně stejně, takže to funguje to vyrovnává ten trh.

V tuhle chvíli ty zprávy, které jdou z těžkého průmyslu, tak vypovídají o tom, že ty priority se trochu změnily, zatímco před rokem 2020 byla jasnou prioritou dekarbonizace průmyslu, samozřejmě překonání v covidových dobách, tak to byla dekarbonizace, ale v tuhle chvíli je to v podstatě přežití, protože jen, když se bavíme zejména o oceli, tak ten dopad na ocelářský průmysl těch zvýšených cen energií je jako razantní, že nějakých 90 % jejich nákladů tvoří náklady na energie.

A na vstupní materiály, takže nějaký dvou a půl násobný růst cen uhlí a tří a půl násobný růst cen energií na ně má jako seriózní dopad. Oni v řádu jako miliard korun ročně určitě.

To palivo, které využívají cementárny je do velké míry komunální odpad, který se tak, jehož cena se nezvýšila v roce 2022 tolik. Samozřejmě na to válka na Ukrajině nemá asi velký dopad na cenu komunálního odpadu v České republice. Je to i tím, že oni, jak jsem říkal, ten trh je dost lokalizovaný na ten středoevropský region, takže v podstatě to, proti komu soutěží české cementárny, ty podniky jsou ve stejných podmínkách zvýšených cen energií jako v České republice, takže tam ten tam oni v podstatě neztrácejí konkurenceschopnost zvyšováním cen energií.

Ztráta konkurenceschopnosti znamená, že ty podniky můžou tady zavřít, přesunout svou výrobu, něco takového. To je to, co já slyším vlastně z hodně míst, že si tady ten těžký průmysl vůbec potřebujeme, protože, jak vidíš, marže tam nejsou zas tak zásadní.

A té ta spotřeba bude stejná, to znamená více emisí ve světě, což je moje odpověď na tvoji otázku.

My tady máme tendenci žít v evropský bublině, kdy máme ten svůj target 2050, že jo, net zero a teď se snažíme a máme tady ETS, což je systém obchodování s povolenkami a máme tady různé regulace. Máme tady CBAM a snažíme se, aby to fungovalo co nejlíp, dejme to do perspektivy toho, že emise z Evropské unie jsou, a teďka nejsem si úplně jistý tím procentem, ale je to někde okolo 10 % světových emisí.

Já si myslím, že co Evropská unie potřebuje větší ambice na to, aby ovlivnila ostatní regiony v těch emisích, protože v tuhle chvíli my se nesmíme zaměřovat na to, co dělá Evropská unie, ale nejen na to.

COP a různý jako bilaterální jednání mezi Evropskou unií a jinými státy a zároveň, pokud se bavíme o tom, že udržitelnost má být konkurenční výhoda, což je to paradigma, v kterém my operujeme, tak ona bude konkurenční výhoda jenom proto, že jenom v případě, že ty ostatní regiony se budou o udržitelnost snažit taky.

Co tím myslím, že v případě, že my tady budeme tlačit na udržitelnost, budeme zvyšovat těm podnikům náklady, pokud nebudou udržitelný a ostatní to dělat nebudou, tak my snižujeme konkurenceschopnost našich podniků, pokud my to uděláme a ty naše podniky se dekarbonizují rychleji než v ostatních regionech, které se o to budou snažit taky a rychleji a levněji a lépe, tak pak máme velkou konkurenční výhodu.

Kolik bude stát postavení zachytávání uhlíku pro cementáře, postavení buď elektrických pecí nebo vodíku nebo zachytávání uhlíku pro oceláře. Bohužel já ti na ní neumím dát konkrétní, a to jasně specifickou, odpověď.

Takže ty technologie, kteří, které by potřebovaly ty velké cementárky a velké ocelárny a implementovat by stály říkáš nižší stovky miliard, tak když bych si to dalo nějaké perspektivy, tak schodek za rok 2020 byl tuším 400 miliard nebo něco takového.

Nejsou nepředstavitelné a zároveň se nebavíme o tom, že všechno z toho by měl platit stát, samozřejmě ty to jsou soukromé podniky, které nemůžeme jim financovat jejich inovace kompletně. Jsou tady dva fondy, které jsou dobře využitelné pro průmysl. Je to Inovační fond a Modernizační fond, které jsou financovány mimo jiné, respektive oni jsou financovány jenom z prodeje emisních povolenek.

A v tuhle chvíli je v nich Modernizační fond je vymezený pro země, rozvojové státy, v uvozovkách Evropské unie. Celý modernizační fond obsahuje samozřejmě financí více.

On ten vodík samozřejmě není dostupný v dostatečné míře nikde v tuhle chvíli v Evropě, ale státy v západní Evropě, třeba Německo, už mají docela propracovanou strategii výroby vodíku, takže tam ty podniky vědí, s čím můžou počítat nebo mají minimálně menší riziko, vědí, do čeho můžou investovat.

Vlastně víme zhruba kolik by to mělo stát, víme, že by zdroje financování mohly být částečně zisky těch podniků, i když u ocelářů je to složité, protože ty zisky mají malé kvůli malé marži, částečně státní nějaká pomoc, částečně fondy Evropské unie. Je tam nějaký další hráč, který by se mohl nebo měl podílet na tom financování?

Tak určitě tohleto bude každý ten projekt, který je financovaný z veřejných zdrojů, musí být spolufinancovaný ze soukromých zdrojů, takže, co se týče kapitálu soukromýho, tak ten bude potřeba. A jak, jak říkáš, může být poskytovaný buď bankama ve formách bankovní půjčky, jak říkám, banky, banky teďka rádi financujou udržitelný projekty, protože oni taky musí reportovat to, jaká část jejich portfolia právě v souladu s tou taxonomií.

Takže, co se týče bank, tak tam určitě financování je k dispozici, co se týče investorů tam v Český republice je ta možnost omezenější, protože většina firem v těžkém průmyslu v podstatě všechny firmy v cementářském průmyslu a ta jedna firma Liberty Ostrava v ocelářském průmyslu je vlastněná ze zahraničí, takže ty v podstatě nemůžeš investovat přímo do akcií těch lokálních firem. Ty musíš investovat do akcií těch zahraničních matek, a to samozřejmě už ztrácí ten kontakt s tou přímou investicí.

Problém je v tom, že v tuhle chvíli ten byznys case není. Problém je v tom, že ty, abys mohl investovat do nějakého takového projektu, tak, respektive investice do dekarbonizace těžkého průmyslu v tuhle chvíli je hrozně riziková věc. Ty k tomu potřebuješ dostupné nějaké technologie, ty k tomu potřebuješ nějaký nějakou stabilní cenu uhlíku, abys věděl, jestli se ti to vyplácí nebo ne.

Když se vrátím k těm technologiím, tak to je teďka ten hlavní problém, protože, jak jsme se bavili o těch technologiích, tak ty potřebuješ buď vodík nebo hodně elektřiny.

Evropský Systém Obchodování s Emisemi (EU ETS)

Evropský systém obchodování s emisemi (EU ETS) se v posledních letech stal jednou z nejčastějších zbraní v politických debatách. Často je líčen jako nástroj „zlé Bruselské byrokracie“, který ničí evropský průmysl, zdražuje bydlení a žene domácnosti do chudoby.

Základní princip systému ETS je "cap and trade" (stanov a obchoduj). Na začátku byl vydán omezený počet povolenek. Každá odpovídá jedné tuně ekvivalentu CO₂. Povolenky si společnosti buď koupí, nebo je dostanou zdarma. Pokud emitenti - firmy, které spadají do odvětví, která jsou zahnuta do systému (těžký průmysl, energetika, lodní a letecká doprava), svá zařízení nezmodernizují, budou muset povolenky, jejichž cena roste s klesajícím množstvím na trhu, dále kupovat.

Jedním z největších strašáků, který skeptici (a průmysl) oprávněně zmiňují, je tzv. únik uhlíku (carbon leakage). Jde o riziko, že by evropské firmy přesunuly svou výrobu (a s ní i emise a pracovní místa) do zemí s mírnějšími klimatickými regulacemi, čímž by se globální emise nesnížily, jen by se přesunuly jinam. Proti tomuto riziku EU zavedla systém bezplatného přidělování emisních povolenek.

tags: #cementarny #produkce #emisi #sklenikovych #plynu

Oblíbené příspěvky:

• Poplatek za odpad Havířov
• Udržitelná volba pro firmu
• Zahradní lis recenze
• Inovace v měření radioaktivity
• Problémy s emisemi?