PDF Basket
Vernasca to niewielka wioska położona we włoskim regionie Emilia-Romania, znana głównie z zapierającego dech w piersiach Castello di Vigoleno, zabytku z czasów starożytnego Rzymu. Mniej znanym faktem jest to, że mieści też cementownię wytwarzającą 1,3 miliona ton tego materiału rocznie, która testuje nowoczesne technologie. W październiku 2020 roku w ramach finansowanego przez Unię Europejską projektu CLEANKER w zakładzie została wdrożona nowatorska technologia obiegu wapnia, która ma pozwolić na zmniejszenie emisji CO2 z zakładu nawet o 90 %.
„Nasza technologia oferuje szereg korzyści dla istniejących cementowni”, twierdzi Martina Fantini, koordynatorka projektu CLEANKER z ramienia LEAP – włoskiego laboratorium specjalizującego się w wysokowydajnych technologiach energetycznych charakteryzujących się niewielkim wpływem na środowisko naturalne. „Przede wszystkim modernizacja zakładu nie wiąże się w żadnym stopniu z koniecznością modyfikacji pieca obrotowego, który stanowi serce każdej cementowni. Sorbent wytwarzany na ostatnim etapie procesu pochłaniania CO2 jest identyczny z surowcem wykorzystywanym do produkcji klinkieru, który jest głównym składnikiem większości rodzajów cementu. Ponadto sam proces pochłaniania CO2 prowadzi do wytwarzania dużych ilości ciepła, które można wykorzystać na wiele różnych sposobów”.
Jak wskazuje sama nazwa procesu, obieg wapnia opiera się na zapętlonej serii powtarzalnych kroków. Dwutlenek węgla powstający w czasie produkcji klinkieru jest wychwytywany z gazów spalinowych przy pomocy tak zwanej reakcji karbonatyzacji, w ramach której CO2 wiąże się z tlenkiem wapnia (CaO) w postaci stałej, prowadząc do powstania węglanu wapnia (CaCO3). Otrzymany w ten sposób sorbent poddawany jest następnie reakcji kalcynacji, która stanowi przeciwieństwo karbonatyzacji – CaCO3 rozkłada się na CaO i CO2 w postaci gazowej Otrzymany w ten sposób stężony dwutlenek węgla może być następnie składowany w miejscach o odpowiednich warunkach geologicznych lub wykorzystywany w roli surowca w procesach syntezy podstawowych środków chemicznych i paliw, natomiast tlenek wapnia może być wykorzystany ponownie w procesie produkcji cementu i pochłaniania CO2.
Główną cechą, która odróżnia projekt CLEANKER i inne technologie służące do pochłaniania CO2 w cementowniach jest to, że proces ten odbywa się podczas spalania, a nie po jego zakończeniu. „Pomimo mniejszego stopnia zaawansowania technologicznego naszego rozwiązania, technologia CLEANKER może osiągnąć wysoką sprawność wychwytywania CO2 przy niższym zużyciu energii i wpływie gospodarczym. Jest to możliwe dzięki wykorzystaniu mączki surowcowej w roli sorbentu CO2 oraz techniki ścisłej integracji termicznej, która pozwala na znaczące zmniejszenie zużycia paliwa”, wyjaśnia Fantini.
Badania w toku
Badania i testy realizowane w cementowni Buzzi Unicem polegają na przetwarzaniu jednego procenta gazów spalinowych wytwarzanych przez piec. Ich celem jest weryfikacja koncepcji oraz umożliwienie opracowania szczegółowej i dokładnej metody oceny technologii oraz jej skutków ekonomicznych, która pozwoli laboratorium LEAP na wdrożenie jej w pełnej skali.
Obecnie technologia obiegu wapnia znajduje się na 7. poziomie gotowości technologicznej (TRL 7), jednak koordynatorka jest pewna, że po skutecznej weryfikacji chłonności sorbentu, zestrojeniu najważniejszych parametrów procesu oraz optymalizacji odzysku ciepła będzie możliwe osiągnięcie 8. lub 9. poziomu TRL. Pomimo tego, że wyniki prowadzonych obecnie testów nie będą znane jeszcze przez pewien czas, wszystkie przeprowadzone do tej pory symulacje wskazują, że sprawność wychwytywania będzie zbliżona do 90 %.
Sukces technologii obiegu wapnia pozwoli na modernizację cementowni i umożliwi im pochłanianie wytwarzanego CO2, co przyczyni się do realizacji celów Unii Europejskiej w zakresie emisji w perspektywie krótko- i średnioterminowej. Większość cementowni w Europie powstała w latach 80. XX wieku, ponadto trudno liczyć na ich przebudowę do 2050 roku. „Rozwiązanie CLEANKER powinno być gotowe do wdrożenia w cementowniach na pełną skalę w ciągu około 3 lat”, podsumowuje Fantini.