Sementin hiilijalanjälki pienenee kiertotaloudella

Suomalaisen sementin valmistus on tehnyt melkoisen loikan hiilidioksidipäästöjen vähentämisessä. Sen on mahdollistanut sementin valmistusprosessi, jossa voidaan hyödyntää niin masuunikuonaa kuin monia muita jätelajikkeita.

Artikkeli | Tia Härkönen 19.1.2020

Suomessa käytettävästä sementistä suurin osa on peräisin Finnsementin tehtailta Paraisilta tai Lappeenrannasta. Muita sementtitehtaita ei maassamme olekaan. Hiilidioksidipäästöjen näkökulmasta nämä kaksi tuottavat vajaat miljoona eli 1,5 % Suomen kaikkiaan 56 miljoonan tonnin hiilidioksidin vuosipäästöistä.

Runsaan kymmenen viime vuoden aikana hiilidioksidipäästöjä on onnistuttu vähentämään merkittävästi ja kiertotaloudella on sementin valmistuksessa yhä suurempi rooli. Finnsementillä sementtiuunin polttoaineena hyödynnetään vuodessa 85 000 tonnia muusta teollisuudesta tullutta jätettä ja sementin raaka-aineenakin 260 000 tonnia erilaisia teollisuuden jätteitä ja sivutuotteita.

Jäte korvaamaan kalkkikiveä

Sementtitehtaalla kaivoksesta louhittu ja murskattu kalkkikivi menee myllyyn, jossa soramainen materiaali saadaan jauhomaiseksi. Kiertotalous tulee mukaan kuvioon sementin valmistukseen ensimmäisen kerran juuri raakajauhatusvaiheessa. Materiaalin tasalaatuisuuden varmistuksen jälkeen siihen voidaan sekoittaa muun teollisuuden kierrätysjätettä ja korvata sillä osa kalkkikivestä. Esimerkiksi lentotuhka ja masuunikuona on tullut kiertonsa päähän, mutta ne kelpaavat vielä hyvin sementin valmistukseen.

Kierrätysmateriaalit alentavat myös prosessin ominaispäästöjä. Niillä pystytään korvaamaan kalsiumkarbonaatti, jonka kalsinoituminen sementtiuunissa on suurin ilmastohaitta aiheuttaen 70 % sementin hiilidioksidipäästöistä.

Esivalmistuksen jälkeen sementtiaines menee uuniin, jonka toisesta päästä syötetään polttoaineet, toisesta päästä kulkevat ilma ja kaasu. Raaka-aineseos pudotetaan sisään ylhäältä tornin läpi ja putoamisvaihe kestää noin minuutin. Putoava materiaali kohtaa uunista tulevat savukaasut, ja se lämpenee samanaikaisesti, kun vastakkaiseen suuntaan ulos menevä kaasu jäähtyy. Tällöin tapahtuu lämmönvaihto kahden materiaalin välillä, ja samalla haihtuu hiilidioksidia.

”Tämä vaihe on yksi sementivalmistuksen haasteista hiilidioksidin vähentämisessä”, sanoo Finnsementin Paraisten tehtaan ympäristöpäällikkö Ulla Leveelahti.

Kierrätyspolttoaineet sulautuvat osaksi lopputuotetta

Kun lämmennyt materiaali etenee varsinaisen uuniin sisään, se kulkee hitaasti kohti uunin kuuminta kohtaa, jossa se myös osittain sulaa. Sementtiklinkkerillä on valmistuessaan 1450 asteen lämpötila, kun uunissa olevan kaasun lämpötila on yli 2000 asetta. Jätteenpolttolaitoksissakaan ei päästä samaan.

Sementtiuunin korkea lämpötila luo loistavat edellytykset kierrätyspolttoaineiden käytölle lämmityksessä, mutta sementin valmistukseen liittyy aivan erityinen piirre: kaikki mikä syötetään uuniin polttoaineena – myös ne osat, jotka eivät pala kuten tuhka – muodostuvat osaksi lopputuotetta. Kaikki materiaali voidaan hyödyntää 100 %, eikä poltosta jää edes läjitettäviä pohjatuhkia ongelmajätteeksi, kuten jätteenpolttolaitoksissa jää.

Yhtenä polttoaineena käytetään ajoneuvojen jäterenkaista valmistettua rengasrouhetta. Suomen jäterenkaista 17 % hyödynnetään kokonaan sementin valmistuksessa. Kumi palaa polttoaineeksi, kun taas renkaan sisältämä metalli sulaa ja muodostuu osaksi sementtiklinkkeriä.

”Sementin valmistuksen reseptissä klinkkeriin tarvitaan alumiinia, rautaa, piitä sekä kalkkia, ja kaikki tuhkan sisältämät palamattomat osat hyödynnetään suoraan raaka-aineeksi. Kierrätyspolttoaineiden käyttö sementtiuunissa ei ole pelkästään energian talteenottoa , vaan samanaikaisesti materiaalin hyötykäyttöä”, Leveelahti täsmentää.

Skenaarioita tulevaisuuteen

Kiristyvät ympäristömääräykset edellyttävät sementiltäkin uusia päästövähennyksiä.

”Sementtitehtaille kiinnostavia ovat etenkin klinkkerin ominaispäästöt. Niiden avulla voi verrata eri sementtitehtaita keskenään ja arvioida, kuinka tehokas valmistusprosessi on. Maailmalla tuotetaan klinkkeritonnia kohden keksimäärin 838 kiloa hiilidioksidia. Euroopassa luku on 813 ja Finnsementin molemmissa tehtaissa 751. Käytännössä ero on suuri, sillä 70 % päästöistä tulee raaka-aineesta, eikä siihen voi vaikuttaa”, Leveelahti miettii.

Sementin ympäristövaikutusten vähentämiseksi entisestään on Finnsementin ympäristöpäällikön mukaan olemassa erilaisia keinoja, joita alalla nyt tutkitaan.

”Kalkkikiveä on jo korvattu onnistuneesti vaihtoehtoisilla raaka-aineilla, eikä niiden määrää voida enää kovin paljon kasvattaa. Polttoprosessissa voidaan kuitenkin vähentää fossiilisten polttoaineiden osuutta ja korvata niitä biopolttoaineilla, ja energiatehokkuutta voidaan edelleen parantaa. Suurimmat mahdollisuudet sementin päästöjen vähentämiseksi löytyvät seossementtien käytön lisäyksestä. Se riippuu kuitenkin siitä, onko niille kysyntää – ei niinkään sementtitehtaan omista toimista”, hän summaa.

Luetuimmat