مزایای تولید هم‌زمان سیمان و اسیدسولفوریک از گچ

به گزارش گروه رسانه‌ای شرق،

سید‌حسین میرافضلی. کارشناس انرژی: سالانه حدود چهار میلیارد تن سیمان در جهان تولید می‌شود و با افزایش خودروهای برقی و جایگزینی بتن با آسفالت و طرح‌های عمرانی، نیاز جهان به سیمان افزایش خواهد یافت. حدود هشت تا 10 درصد co2 که در هوا منتشر می‌شود، ناشی از تولید سیمان است. روش مرسوم در جهان جهت تولید سیمان، کلسینه‌کردن سنگ آهک است که در معرض حرارت نزدیک به هزار درجه سنگ گچ به ترتیب زیر کلسینه می‌شود‌: caco3 پس از حرارت می‌شود cao+co2. حدود 10 درصد co2 کره زمین توسط کارخانه‌های سیمان منتشر می‌شود. خروجی دودکش کارخانه‌های سیمان نیز عمدتا co2 و N بسیار داغ است. Co2 عامل اصلی گرمایش زمین و خسارت‌های بسیار سنگین آن به محیط زیست خشکی و اقیانوس‌هاست. Co2 و گرمایش کره زمین منجر به از بین رفتن بخش درخور توجهی از ریزمغزی‌های اقیانوس‌ها شده‌اند. از بین رفتن این میزان ریز‌مغزی‌های اقیانوس‌ها، منجر به کاهش حدود 40 درصد تولید اکسیژن در کره زمین شده ‌و ادامه این روند یکی از بزرگ‌ترین خطراتی است که ادامه حیات آیندگان در کره زمین را تهدید می‌کند.

نظر به مراتب یادشده، تنها چاره بشر کاهش تولید co2 بوده و هیچ راه گریزی نیست و باید به هر 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 تأمین می‌کنند. آمریکا، چین، ایران و ترکیه بیشترین ذخایر گچ جهان را دارند. ذخایر گچ ایران از خلوص بالا برخوردار است 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 گرما‌دادن cao از آنها جدا می‌شود. لذا هر دو ماده اولیه تولید سیمان هستند. تفاوت گرما‌دادن به این دو سنگ در فرمول واکنش به ترتیب زیر است:

Caco3 می‌دهد cao+co2

Caso4 می‌دهد cao+so2 که در واکنش بعدی so2 به h2so4 یعنی اسید‌ سولفوریک تبدیل می‌شود.

همان‌گونه که در دو فرمول تبدیل محصول مشاهده می‌کنید، تبدیل گچ به سیمان هیچ‌گونه co2 منتشر نمی‌کند؛ اما در تبدیل آهک به سیمان، حدود 75 درصد وزن سیمان تولیدی co2 در هوا منتشر می‌شود.

به دلایل متعددی که در نوشته‌های قبلی بیان کردم، مصرف و تولید نفت در 10 سال آینده کاهش چشمگیری خواهد یافت و طی 20 سال آینده تولید و مصرف نفت به حدود یک‌سوم خواهد رسید. سالانه حدود 300 میلیون تن اسید‌ سولفوریک در جهان تولید و مصرف می‌شود و این میزان در 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 می‌شود؛ بنابراین با کاهش تولید نفت و گاز در آینده، میزان تولید اسید سولفوریک از این طریق کاهش شدیدی خواهد یافت و برای مواجهه با شرایط پیش‌رو، مناسب‌ترین و منطقی‌ترین روش جایگزین برای تأمین نیاز بشر به اسید سولفوریک تولید اسید سولفوریک از طریق گچ است.

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

1. 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.

2. امکان صادرات سیمان و اسید سولفوریک تولیدی به اقصی‌نقاط جهان با قیمت رقابتی وجود خواهد داشت.

3. از انتشار میلیاردها تن co2 در جهان جلوگیری خواهد شد.

4. محل مناسبی برای مصرف فسفوژیپس پسماند واحدهای اسید فسفریک فراهم می‌شود.

از منظر توجیه اقتصادی، تولید سیمان از گچ حجم سرمایه‌گذاری را 15درصد در تجهیزات بخش سیمان افزایش می‌دهد. این واحد سیمان که خوراک آن یک میلیون تن گچ در سال است، حدود 550 هزار تن اسید سولفوریک و 320 هزار تن سیمان تولید می‌کند. برای احداث واحد اسید سولفوریک با این ظرفیت در ایران، نیاز به حدود 30 میلیون دلار سرمایه‌گذاری است. سرمایه‌گذاری مورد نیاز برای کارخانه سیمان با این نوع تکنولوژی و ظرفیت نیز حدود 50 میلیون دلار است.‌ در نتیجه، جمع سرمایه‌گذاری دو واحد، 80 میلیون دلار می‌شود. 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، انرژی، نیروی انسانی و‌... سود سالانه این واحد حدود 40 میلیون دلار خواهد بود. بنابراین با در نظر گرفتن فرضیات یادشده، این طرح حاشیه سود بسیار مناسب‌تری از کارخانه سیمان با خوراک آهک دارد و مزایای دیگر آن در حوزه محیط زیست جهانی، حل مشکل تأمین اسید سولفوریک مورد نیاز جهان و کاهش مصرف انرژی و‌... این طرح را ارزشمند و جذاب می‌نماید.

طرح فوق با طرح دیگری تکمیل می‌شود که جهان پیش‌رو را برای زیستن امید‌بخش‌تر می‌کند؛ این طرح عبارت است از خرید اکسیژن واحدهای اکترولیز آب که هدفشان تولید هیدروژن است و تزریق اکسیژن به‌جای هوا در کوره‌های سیمان. این اقدام ضمن اینکه مصرف انرژی کوره‌ها را 35 درصد کاهش می‌دهد، منجر به خروج co2 حدودا خالص از دودکش کوره‌ها می‌شود و این co2 خالص محصول بسیار ارزشمندی است که با استفاده از آن می‌توان متانول تولید کرد و متانول را در واحدهای MTO به الفین (اتیلن و پروپیلن) تبدیل کرد. همچنین با ترکیب CO2 و آمونیاک، کود اوره به دست می‌آید. با تزریق CO2 به چاه های نفت کربناته می‌توان تولید نفت را پنج تا 10 درصد افزایش داد. بیشتر میادین نفت و گاز ایران نیز در نزدیکی دریا واقع شده‌اند. با یک تن هیدروژن و شش تن CO2 می‌توان 5.5 تن متانول تولید کرد. البته این روش برای تکنولوژی بدون کوره است که الکترولایزر‌ها در طول روز با برق خورشیدی هیدروژن و اکسیژن تولید کنند و اکسیژن را تحویل کارخانه سیمان دهند تا CO2 خالص تولید کند و در طول روز با CO2 و هیدروژن تولیدی، محصول متانول یا آمونیاک تولید شود.