◄ تولید سیمان از گچ؛ راهکاری برای کاهش انتشار CO2 و تامین اسید سولفوریک

سالانه حدود 4 میلیارد تن سیمان در جهان تولید می شود و با افزایش خودروهای برقی و جایگزینی بتن با آسفالت و طرح های عمرانی نیاز جهان به سیمان افزایش خواهد یافت. حدود 8 تا 10 درصد co2 که در هوا منتشر می شود ناشی از تولید سیمان است.  روش مرسوم در جهان جهت تولید سیمان کلسیه کردن سنگ آهک است که در معرض حرارت نزدیک به 1000 درجه سنگ گچ به ترتیب زیر کلسینه می شود. caco3 پس از حرارت می شود cao+co2 حدود ده درصد co2  کره زمین توسط کارخانه های سیمان منتشر می شود.

خروجی دودکش کارخانه های سیمان هم عمدتا co2 و N بسیار داغ است. Co2 عامل اصلی گرمایش زمین و خسارت های بسیار سنگین آن به محیط زیست خشکی و اقیانوس هاست. Co2 و گرامایش کره زمین منجر به از بین رفتن بخش قابل توجهی از ریزمغزی های اقیانوس ها شده اند از بین رفتن این میزان ریز مغزی های اقیانوس ها منجر به کاهش حدود 40 درصد تولید اکسیژن در کره زمین شده است و ادامه این روند یکی از بزرگترین خطری است که ادامه حیات آیندگان در کره زمین را تهدید می کند.

نظر به مراتب فوق تنها چاره بشر کاهش تولید co2 و هیچ راه گریزی نیست و باید بهر طریق ممکن از انتشار co2 در جو کره زمین جلوگیری شود. 

در جهان ذخایر عظیم گچ وجود دارد که نیاز بشر را برای تولید سیمان و اسید سولفوریک تامین می کنند. آمریکا چین ایران ترکیه بیشترین ذخایر گچ جهان را دارند. ذخایر گچ ایران از خلوص بالا برخوردارند و تعدادی در حاشیه دریا قرار دارند. 

 ماده اولیه سیمان cao  است و فرمول سنگ آهک caco3 و فرمول سنگ گچ caso4 است.  که با گرما دادن cao از آنها جدا می شود. لذا هر دو ماده اولیه تولید سیمان هستند. تفاوت گرما دادن به این دو سنگ در فرمول واگنش به ترتیب زیر است:

Caco3 می دهد cao+co2

Caso4 می دهد cao+so2 که در واکنش بعدی so2 به h2so4 یعنی اسید سولفوریک تبدیل می شود. 

همانگونه که در دو فرمول تبدیل محصول مشاهده می کنید تبدیل گچ به سیمان هیچ گونه co2 منتشر نمی کند اما در تبدیل آهک به سیمان حدود 75 درصد وزن سیمان تولیدی co2 در هوا منتشر می شود. 

به دلایل متعددی که در نوشته های قبلی بیان نمودم مصرف و تولید نفت طی ده سال آینده کاهش قابل توجهی خواهد یافت و طی 20 سال آینده تولید و مصرف نفت به حدود یک سوم خواهد رسید. سالانه حدود 300 میلیون تن اسید سولفوریک در جهان تولید و مصرف می شود و این میزان طی 20 سال آینده از 400 میلیون تن فراتر خواهد رفت. حدود 90 درصد اسیدسولفوریک تولیدی جهان از طریق سولفور موجود در نفت و گاز استخراجی حاصل می شود لذا با کاهش تولید نفت و گاز در آینده، میزان تولید اسید سولفوریک از این طریق کاهش شدیدی خواهد یافت و برای مواجه با شرایط پیش رو مناسب ترین و منطقی ترین روش جایگزین برای تامین نیاز بشر به اسیدسولفوریک تولید اسید سولفوریک از طریق گچ می باشد 

چنانچه معادن گچ نزدیک دریا به سیمان تبدیل شوند چند مزیت بزرگ برای کشورهای اجرا کننده این طرح و کل جهان به دنبال دارد که عبارتند از:

در کنار تولید سیمان به میزان بیشتری اسید سولفوریک تولید خواهد شد و درآمد حاصل از تولید اسید سولفوریک بیش از درآمد حاصل از تولید سیمان خواهد بود.

امکان صادرات سیمان و اسید سولفوریک تولیدی به اقصا نقاط جهان با قیمت رقابتی وجود خواهد داشت

از انتشار میلیاردها تن co2 در جهان جلوگیری خواهد شد

محل مناسبی برای مصرف فسفوژیپس پسماند واحدهای اسیدفسفریک فراهم می شود. 

از منظر توجیه اقتصادی تولید سیمان از گچ حجم سرمایه گذاری را 15 درصد در تجهیزات بخش سیمان افزایش می دهد این واحد سیمان که خوراک آن یک میلیون تن گچ در سال باشد حدود 550 هزار تن اسید سولفوریک و 320 هزار تن سیمان تولید می کند برای احداث واحد اسید سولفوریک با این ظرفیت در ایران نیاز به حدود 30 میلیون دلار سرمایه گذاری می باشد سرمایه گذاری مورد نیاز برای کارخانه سیمان با این نوع تکنولوژی و ظرفیت  نیز حدود 50 میلیون دلار است لذا جمع سرمایه گذاری دو واحد 80 میلیون دلار می شود با لحاظ قیمت سیمان 50 دلار و قیمت اسید سولفوریک 150 دلار درآمد واحد فوق سالانه حدود 95 میلیون دلار است که با کسر هزینه مواد اولیه و انرژی و نیروی انسانی و ... سود سالانه این واحد حدود 40 میلیون دلار خواهد بود لذا با در نظر گرفتن فرضیات فوق این طرح حاشیه سود بسیار مناسب تری از کارخانه سیمان با خوراک آهک دارد و مزایای دیگر آن در حوزه محیط زیست جهانی، حل مشکل تامین اسید سولفوریک مورد نیاز جهان و کاهش مصرف انرژی و ... این طرح را ارزشمند و جذاب می نماید. 

طرح فوق با طرح دیگری تکمیل می شود که جهان پیش رو را برای زیستن امید بخش تر می نماید که عبارت است از خرید اکسیژن واحدهای اکترولیز آب که هدفشان تولید هیدروژن است و تزریق اکسیژن بجای هوا در کوره های سیمان این اقدام ضمن اینکه مصرف انرژی کوره ها را 35 درصد کاهش می دهد منجر به خروج co2 حدودا خالص از دودکش کوره ها می شود و این co2  خالص محصول بسیار ارزشمندی است که با استفاده از آن می توان متانول تولید نمود و متانول را در واحدهای MTO به الفین(اتیلن و پروپیلن) تبدیل نمود.

همچنین با ترکیب CO2  و آمونیاک کود اوره به دست می آید. با تزریق CO2 به چاه های نفت کربناته می توان تولید نفت را 5 تا 10 درصد افزایش داد. بیشتر میادین نفت و گاز ایران نیز در نزدیکی دریا واقع شده اند. با یک تن هیدروژن و 6 تن CO2 می توان 5.5 تن متانول تولید کرد البته این روش برای تکنولوژی بدون کوره است که الکترولایزر ها در طول روز با برق خورشیدی هیدروژن و اکسیژن تولید کنند و اکسیژن را تحویل کارخانه سیمان دهند تا CO2 خالص تولید نماید و در طول روز با  CO2 وهیدروژن تولیدی محصول متانول یا آمونیاک تولید شود.