Kuva 1. Suomalaisen sementin valmistuksen CO2-päästöjen jakautuminen raaka-aineesta, kierrätyspolttoaineesta ja perinteistä fossiilisesta polttoaineesta aiheutuviin päästöihin. (Lähde: Finnsementti Oy)
Sementin valmistuksessa on kolme päävaihetta:
- Kalkkikiven louhinta, murskaus ja raakajauhatus
- Sementtiklinkkerin poltto
- Sementin jauhatus
Sementin valmistukseen tarvitaan kalkkikivestä saatavan kalsiumkarbonaatin lisäksi piioksidia, alumiinioksidia ja rautaoksidia, joita saadaan kalkkikivilouhoksen sivukivistä ja muun teollisuuden sivutuotteista. Sementtiklinkkeri poltetaan raakajauheesta kiertouunissa noin +1400 °C: n lämpötilassa. Karkea klinkkeri jauhetaan polttoprosessin jälkeen kipsilisäyksen kanssa hienoksi jauheeksi – sementiksi.
Sementinvalmistuksen hiilidioksidipäästöt syntyvät valtaosin valmistusvaiheessa – kalkkikiven polttamisesta sekä kalsinoitumisessa vapautuvasta hiilidioksidista.
Sementinvalmistuksessa välttämätön kemiallinen reaktio on kalkkikiven kalsinointi. Näin ollen reaktiosta peräisin oleviin hiilidioksidipäästöt pysyvät lähes vakiona, sillä vain pieni osa sementin valmistukseen tarvittavasta kalkkikivestä voidaan korvata muilla raaka-aineilla, kuten teollisten prosessien sivutuotteilla.
Kierrätyspolttoaineiden käyttö korvaamassa fossiilisia polttoaineita on yleistynyt viimeisten vuosien aikana merkittävästi. Kierrätyspolttoaineiden osuus suomalaisen sementin valmistusprosessin kokonaisenergiantarpeesta on vuonna 2019 noin 40 prosenttia (Lähde: Finnsementti Oy).
Sementtitehtailla kehitetään suodatustekniikoita ja polttoprosessia siten, että myös muita pienhiukkaspäästöjä (typen oksidipäästöt ja rikkidioksidipäästöt) saadaan vähennettyä. Sementin valmistusprosessin lisäksi päästöjen alentaminen täytyy huomioida raaka-aineen kuljetuksissa.
Eurooppalainen sementtiteollisuus tavoittelee hiilidioksidipäästöjen merkittävää alenemista, jopa 80 % päästövähennystä tutkimalla erilaisia hiilidioksidin talteenotto-, hyötykäyttö- ja varastointimenetelmiä. Pyrkimyksenä on löytää teknologia, jonka avulla kalsinoitumisessa vapautuvan hiilidioksidin talteenotto olisi mahdollista.
Sementtituotannon ympäristörasitukset
Suomalaisen sementin valmistuksen ympäristöluvut vuonna 2019 (Lähde: Finnsementti):
- lämpöenergian kulutus 2769 MJ/sementtitonni
- sähkön kulutus 114 kWh/sementtitonni
- CO2-päästöt 609 kg/sementtitonni (EU ETS), josta 408 kg/sementtitonni peräisin kalkkikivestä, 165 kg/sementtitonni fossiilisista polttoaineista ja 36 kg/sementtitonni kierrätyspolttoaineesta.
- Muut hiukkaspäästöt (esim. SO2 ja NOX): 0,99 kg/sementtitonni
- Kalkkikiven käyttö (uusitumaton raaka-aine) 1194 kg/sementtitonni
Yhteenvetona ympäristöluvuista sementtitonnin valmistukseen tarvitaan noin 1,2 tonnia kalkkikiveä, josta vapautuu poltossa noin 408 kg CO2:ta. Loput hiilidioksidipäästöistä on peräisin polttoaineista. Vuonna 2005 oli polttoaineperäisen hiilidioksidin määrä noin 350 kg CO2/ klinkkeritonni, eli polttoaineperäiset hiilidioksidipäästöt vuonna 2019 olivat noin 40 % alhaisemmat verrattuna vuoteen 2005. Lisäksi kierrätyspolttoaineiden käyttö oli vielä vuonna 2005 huomattavasti vähäisempää kuin tänä päivänä.
Seosaineita sisältävien sementtien merkitys kasvaa koko ajan, sillä valmistuksen hiilidioksidipäästöjä voidaan alentaa käyttämällä kalkkikiven lisäksi valmistuksessa kuonaa. Betonirakentamisen käyttökohteista riippuen betonilla on erilaisia erityisvaatimuksia, jolloin myös sementeiltä vaaditaan monipuolisuutta. Seosaineita käyttämällä voidaan mukauttaa sementin ominaisuuksia käyttökohteeseen sopivaksi.
Kotimainen sementinvalmistaja on laatinut kaikille sementeilleen ympäristöselosteet (EPD), jotka kattavat sementin valmistuksen ympäristövaikutukset tehtaan portille saakka. Ympäristöseloste eli EPD (Environmental Product Declaration) on standardoitu (EN 15804) tapa esittää olennaiset ja vertailukelpoiset tiedot tuotteen ympäristövaikutuksista.