Sementti on yleisimmin käytetty rakennusmateriaali maailmalla, ja sen tuotanto aiheuttaa globaalisti noin seitsemän prosenttia hiilidioksidipäästöistä. VTT:n sähkökuumenteisen rumpu-uunin myötä sementtiä on mahdollista tuottaa lähes hiilineutraalisti. Vähäpäästöisellä sähköllä toimivan rumpu-uunin käyttö tekee lähes puhtaan hiilidioksidin talteenoton mahdolliseksi kalkinpoltossa ja sementin valmistuksen esikalsinointivaiheessa.
VTT on toteuttanut useita rumpu-uunin käyttökokeita eri raaka-aineilla onnistuneesti marraskuun 2021 ja lokakuun 2022 välisenä aikana. Sähkökuumenteinen, pyörivä rumpu-uuni mullistaa sementin, poltetun kalkin ja sellun tuotannon toimialat.
Sementin ja poltetun kalkin tuotanto aiheuttavat merkittäviä päästöjä kahdesta syystä. Päästöjä vapautuu ilmakehään, kun polttoainetta poltetaan noin 1000 celciusasteen lämpötilan saavuttamiseksi. Toiseksi, kun sementin ja poltetun kalkin pääraaka-aineena käytettävää kalkkikiveä kuumennetaan, sen karbonaatit hajoavat hiilidioksidiksi, josta aiheutuu lisää päästöjä.
Tähän saakka teollisuuslaatuisen poltetun kalkin tuottaminen hiilineutraalisti on ollut kaukainen tavoite. Ratkaisun löytämisestä on kuitenkin tullut maailmanlaajuisesti erittäin tärkeä asia.
“Kalkkikivi on yksi maailman käytetyimmistä raaka-aineista. On tärkeää, että löydämme nopeasti tapoja hyödyntää sitä ympäristöystävällisemmin. Olemme VTT:llä pystyneet tekemään kriittisestä kalsinointivaiheesta kestävämmän. Rumpu-uunilla suorittamamme testit osoittavat, että voimme hillitä ilmastonmuutosta tehokkaasti korvaamalla polttoprosessit sähkökäyttöisillä ratkaisuilla. Sen lisäksi poltetun kalkin laatu on hyvää”, sanoo Eemeli Tsupari, VTT:n johtava tutkija.
Prosessissa talteenotettua hiilidioksidia voidaan hyödyntää teollisuudessa esimerkiksi synteettisissä polttoaineissa ja muovin korvaajina. Talteenotetun hiilidioksidin voi myös sitoa pysyvästi kovettamalla sillä betonia.
VTT:n testikäyttöön rakentama rumpu-uuni on siirrettävissä teollisuuslaitoksille. Sitä voi käyttää erilaisissa tuotantoprosesseissa, esimerkiksi sellun tuotannossa meesauunina tai esikalsinaattorina.
“Olemme nyt osoittaneet, että sähköllä toimiva rumpu-uuni toimii sementin raakajauheen esikalsinointivaiheessa. Hiilidioksidipäästöjen leikkaaminen myös polton toisesta vaiheesta eli varsinaisesta sementtiuunista vaatii vieläkin korkeamman lämpötilan ja tutkimme nyt uusien hiilivapaiden lämmönlähteiden, kuten vedyn ja plasman, käyttömahdollisuuksia”, Tsupari kertoo.
Maailmanlaajuinen energiakriisi ja fossiilisten polttoaineiden korkea hinta ovat tehneet sähköstä yhä halutumman energianlähteen. Seuraavaksi VTT etsii kumppaneita rakentamaan teollisuusmittakaavan rumpu-uunin.
“Kaasun tämänhetkinen korkea hintataso tekee sähköstä varteenotettavan vaihtoehdon lämmitysprosesseille. Tämän haasteen ratkaiseminen maailmanlaajuisesti vastaa vaikutuksiltaan miljoonien autojen poistoa liikenteestä vuositasolla. Etsimme parhaillaan yhteistyökumppaneita, joiden kanssa viemme ratkaisumme uudelle tasolle”, Tsupari sanoo.
Suomalainen sementinvalmistaja Finnsementti ja kalkkikivipohjaisten tuotteiden johtava valmistaja Nordkalk ovat osallistuneet testausprosessiin.
“Koeajoissa onnistuttiin ajamaan sementintuotannon raakajauhetta välituotteeksi, joka on täysin kalsinoitunut, mutta ei vielä reagoinut piin kanssa eli juuri sitä, mitä halutaan saavuttaa kalsinaattorissa”, sanoo Finnsementin tekninen päällikkö Mathias Frankenhaeuser.
“On ollut jännittävää huomata, että kokeiden aikana tuotetut parhaat kalsiumoksidit ovat olleet hyvin lähellä tuotetasoista poltettua kalkkia”, toteaa Nordkalkin Energy Manager Erkka Uuttu.
Rumpu-uuni sijaitsee VTT:n tiloissa Jyväskylässä.
MEDIAMATERIAALI
Kuvia VTT:n rumpu-uunista Jyväskylässä.
