چرا بتن به محیط زیست آسیب می رساند؟

در دنیایی که بر پایه بتن ساخته شده است، کمتر کسی به بهای زیست‌محیطی مدرن‌سازی فکر می‌کند. با این حال، این ماده ظاهراً ضروری مسئول بیش از ۷ درصد از کل انتشار گاز کربن در جهان است. با شتاب گرفتن شهرنشینی، آیا می‌توانیم همچنان طبیعت را زیر بتن دفن کنیم؟ یا وقت آن رسیده که پیش از آنکه بتن جای خود را به‌عنوان یکی از بزرگ‌ترین تهدیدهای سیاره ما تثبیت کند، به راهکارهایی هوشمندانه‌تر و سازگارتر با محیط‌ زیست روی بیاوریم؟

بتن چیست؟

بتن از ترکیب یک ماده چسباننده، مانند سیمان یا آهک، با سنگدانه‌های ریز یا درشت (مثل سنگ، شن یا ماسه) و آب ساخته می‌شود. سیمان، که ماده اصلی چسباننده است، ترکیبی تولیدی از موادی مانند کلسیم، سیلیس، آلومینیوم و آهن و عناصر دیگر است. بتن از دوران تمدن‌های باستانی مانند مایاها، مصری‌ها و رومی‌ها استفاده می‌شده — که در آن زمان از موادی مثل سنگ‌آهک و سنگ آتشفشانی بهره می‌بردند — اما امروزه بتن بیشتر به سیمان پرتلند وابسته است.

چرا بتن به محیط زیست آسیب می رساند؟

در ادامه به دلالیلی که چرا بتن می‌تواند به محیط زیست آسیب برساند، اشاره شده است.

انتشار گازهای گلخانه‌ای

در فرایند ساخت سیمان، گاز کربن دی اکسید زیادی تولید می‌شود. این مسئله به دو فعالیت اصلی بازمی‌گردد: کلسینه‌کردن سنگ‌آهک و گرم‌کردن کوره‌های سیمان. برای تولید سیمان پرتلند، سنگ‌آهک باید طی فرایند کلسینه‌شدن تجزیه شود. در این واکنش شیمیایی، مقدار زیادی دی‌اکسید کربن (CO₂) آزاد می‌شود. این مرحله آلوده‌ترین بخش صنعت بتن به شمار می‌رود . علاوه بر این، برای تبدیل مواد خام به «کلینکر» — که محصول میانی سیمان است — مقدار زیادی انرژی صرف گرم‌کردن، مخلوط‌کردن و خنک‌کردن مواد در کوره‌های عظیم می‌شود. برآوردها نشان می‌دهند که در کوره‌های سنتی، تولید هر یک تن سیمان منجر به انتشار یک تن دی‌اکسید کربن می‌شود، اگرچه در کارخانه‌های مدرن، روش‌هایی برای کاهش انتشار دی‌اکسید کربن در نظر گرفته شده است.

مصرف آب

تولید سیمان به آب زیادی نیاز دارد، به‌ویژه در مرحله خنک‌سازی پس از آنکه مواد اولیه در دماهای بسیار بالا پخته می‌شوند. به گزارش مجله Nature، صنعت بتن مسئول ۹ درصد از کل برداشت‌های آب در این حوزه است. سالانه حدود ۱۶٫۶ کیلومتر مربع آب برای تولید بتن مصرف می‌شود و انتظار می‌رود با افزایش تقاضا برای بتن، این رقم به‌طور چشمگیری افزایش یابد.

کاهش تنوع زیستی

شهرنشینی سریع در قرن گذشته منجر به کاهش شدید تنوع زیستی شده است، چرا که حیوانات، گیاهان و قارچ‌ها به همراه زیستگاه‌های‌شان زیر حجم عظیمی از بتن مدفون شده‌اند. در حدود ۸۰ درصد از فضاهای شهری با آسفالت یا ساختمان‌ها پوشیده شده‌اند و فضای کمی برای مناطق سبز باقی مانده است. گونه‌های زیادی توانایی سازگاری با محیط شهری را ندارند، و این باعث می‌شود بسیاری از آن‌ها مکان مناسبی برای منابع غذایی یا زیستگاه نداشته باشند. نتیجه این روند، یکنواخت شدن گونه‌هاست که زنجیره‌های غذایی و اکوسیستم‌ها – از جمله سیستم‌های غذایی ما – را دچار اختلال می‌کند. یکی از نمونه‌های مهم این موضوع، در معرض خطر قرار گرفتن گونه‌های زنبور است، چرا که از بین رفتن زیستگاه کندوها و گل‌های گرده‌زا باعث کاهش شدید جمعیت زنبورها شده است.

آلودگی هوا

تولید سیمان مقدار زیادی مواد سمی را در هوا منتشر می‌کند که کیفیت هوا را بدتر کرده و منجر به بیماری‌های تنفسی می‌شود. برای مثال، کارخانه‌های سیمان معمولاً دی‌اکسید گوگرد و مونوکسید کربن آزاد می‌کنند که می‌توانند مشکلات تنفسی مانند آسم را ایجاد یا تشدید کنند و همچنین به سیستم عصبی مرکزی آسیب برسانند.

اثر جزیره حرارتی

بتن به دلیل خاصیت جذب و نگهداری گرما در روزهای گرم شناخته شده است و باعث ایجاد پدیده‌ای به نام «اثر جزیره حرارتی» می‌شود. سطوح بتنی می‌توانند دمای مناطق شهری را تا ۷ درجه فارنهایت (۳.۹ درجه سلسیوس) افزایش دهند. این اثر به‌طور قابل توجهی در مناطق شهری که فضای سبز و پوشش گیاهی کمتری دارند و سطح آسفالت و بتن در آن‌ها بیشتر است، شدت می‌یابد. این موضوع باعث افزایش گرما می‌شود.

راه‌حل‌هایی جهت کاهش آسیب زدن بتن به محیط زیست

با وجود خطرات مختلفی که بتن و تولید آن ایجاد می‌کنند، بشر هنوز فاصله زیادی تا کنار گذاشتن این ماده دارد، زیرا بتن مزایای زیادی دارد که به سختی می‌توان جایگزینی برای آن یافت. هیچ ماده دیگری تاکنون نتوانسته در تولید کم‌هزینه، دوام و مقاومت با بتن رقابت کند. به همین دلیل، پس از جنگ جهانی دوم، بتن به‌طور گسترده‌ای برای بازسازی کشورهای جنگ‌زده به کار گرفته شد.  با درک این تأثیر، دانشمندان و مهندسان در سراسر جهان تلاش کرده‌اند تا راه‌حل‌هایی برای این مسئله ارائه دهند که ساخت و ساز منجر به تخریب محیط زیست نشود.

تغییر در مصرف انرژی

در فرآیند تولید سیمان، مواد در دماهای بسیار بالا حرارت داده می‌شوند که نیازمند مقادیر زیادی انرژی است و این انرژی عمدتاً از سوخت‌های فسیلی تأمین می‌شود. در واقع، تا ۴۰ درصد از انتشار گازهای کربنی این صنعت مربوط به گرمایش کوره‌های سیمان است. این میزان انتشار می‌تواند به طور چشمگیری با حذف کربن از منابع انرژی مورد استفاده برای گرمایش کوره‌ها و جایگزینی آن با انرژی‌های تجدیدپذیر کاهش یابد. در حال حاضر بسیاری از کارخانه‌های تولید سیمان به سمت استفاده از انرژی سبز حرکت کرده‌اند یا با بهبود کارایی کوره‌ها، مصرف انرژی را بهینه و هزینه‌ها را کاهش می‌دهند.

کلینکر جایگزین

همان‌طور که گفته شد، فرآیند کلسینه کردن برای تولید سیمان پرتلند پرآلاینده‌ترین بخش صنعت بتن است و نیمی از انتشار کربن این صنعت را ایجاد می‌کند. سیمان پرتلند به دلیل قابلیت اطمینان و مواد اولیه کم‌هزینه و در دسترس به طور گسترده‌ای استفاده می‌شود. اما جایگزینی کلینکر پرتلند با ترکیبی از مواد جایگزین — مانند مواد زائد حاصل از تولید — می‌تواند تا ۶۰ درصد از انتشار گازهای گلخانه‌ای بکاهد بدون آنکه استحکام محصول کاهش یابد.

جذب کربن

امکان جلوگیری از ورود گازهای کربن دی‌اکسید منتشر شده در فرآیند گرمایش کوره‌ها به جو با استفاده از فناوری جذب و ذخیره‌سازی کربن (CCS) وجود دارد. اما به دلیل هزینه بالای این فناوری، استفاده گسترده‌ای از آن نشده و ممکن است به‌کارگیری آن در کارخانه‌های سیمان کوچک‌تر، دشوار باشد. تولیدکنندگان بتن راهی یافته‌اند تا دی‌اکسید کربن جذب شده توسط CCS را از طریق فرایند «سخت‌شدن کربناته» (carbonation curing) به داخل بتن تزریق کنند؛ به این ترتیب CO2 در ساختارهای جامد  قفل شده و از انتشار آن به جو جلوگیری می‌شود.

منبع: fairplanet.org