Vì tương lai của ngành xi măng

11/04/2024

105

Tác giả: Michele Di Marino và Stefano Zampaletta, Tập đoàn Cementir; và Casper Mathiasen, Unicon A/S.
Đăng trên Tạp chí World Cement số tháng 01/2024, Tr.52-57
Người dịch: Nguyễn Thị Kim Lan.

Trong bài viết này, Michele Di Marino & Stefano Zampaletta, Tập đoàn Cementir & Casper Mathirasen, Unicon A/s, tìm hiểu vai trò của các công thức xi măng và bê tông mới trong việc đưa ngành xi măng hướng tới một tương lai thuần bằng 0.
Tập đoàn Cementir đã và đang thực hiện các hành động tiếp theo để giảm dần lượng khí phát thải CO₂, tối ưu hóa các công nghệ hiện có và đặt nền móng cho những đổi mới tiềm năng sẽ hướng tới việc sản xuất xi măng ‘không phát thải’. Tham vọng của công ty là giảm dần cường độ phát thải khí CO₂ cho đến khi đạt được trung hòa carbon vào năm 2050.
“Trên con đường đầy thách thức này, cùng với các hành động quan trọng khác như các công nghệ sản xuất mới, các hoạt động khai thác công nghiệp và hỗn hợp nhiên liệu và năng lượng, việc giảm tỷ lệ clinker trong xi măng cho thấy là một trong những động thái phù hợp và giá trị nhất phải đạt được. Theo quan điểm chiến lược của chúng tôi đối với việc giảm dần lượng carbon trong danh mục sản phẩm hướng tới các loại xi măng thấp carbon, FUTURECEM^® là một bước đệm nhằm đạt được các mục tiêu bền vững của chúng tôi,” Michele Di Mario, Giám đốc bán hàng, Tiếp thị & Phát triển Thương mại tại Cementir Holding, cho biết.
Khái quát
FUTURECEM là kết quả của nghiên cứu ứng dụng rộng rãi đã được tiến hành trong những năm gần đây tại Trung tâm Nghiên cứu và Chất lượng của Tập đoàn Cementir ở Aalborg. Nó bao gồm toàn bộ chuỗi giá trị từ đánh giá nguyên liệu thô, công nghệ sản xuất, cho đến công nghệ bê tông.
Công nghệ này là một hệ thống đá vôi và đất sét nung cho phép thay thế clinker ở mức cao trong xi măng. Tận dụng sức mạnh tổng hợp của sự kết hợp nguyên vật liệu, công nghệ này đã tạo ra một loại xi măng bền vững hơn và hiệu quả hơn với mức dấu chân carbon thấp hơn tới 30% so với xi măng Portland thông thường.
Những lợi ích của thấp carbon cũng đã đạt được trong khi vẫn bảo đảm được cường độ và chất lượng.
Công nghệ này hoàn toàn được công nhận là một giải pháp cho giảm tỷ lệ clinker trong lộ trình ‘Chuyển đổi thấp Carbon trong ngành xi măng’ của Cơ quan Năng lượng Quốc tế, và là ‘các loại xi măng thấp clinker’ trong ‘Củng cố Thỏa thuận Xanh Châu Âu’.^1,2 Nó cũng được chính thức công nhận trong tiêu chuẩn EU EN 197-5 để thay thế thêm clinker với các loại xi măng II/C-M (lên tới 50%).
Một dấu mốc quan trọng trong sự phát triển của công nghệ này là dự án ‘Bê tông Xanh II’ (Chuyển đổi Xanh trong Sản xuất Xi măng và Bê tông) của Đan Mạch đã kết thúc vào năm 2019. Dự án này tham gia tích cực vào toàn bộ chuỗi giá trị xây dựng và vật liệu xây dựng, cũng như các trường đại học và các viện nghiên cứu.
Công thức xi măng và bê tông dựa vào FUTURECEM đã được phát triển và thử nghiệm trong các công trình xây dựng quy mô đầy đủ: các yếu tố cơ sở hạ tầng (hai cây cầu) và sàn và tường trong nhà trong phòng thí nghiệm bê tông mới tại Viện Công nghệ Đan Mạch.

1 - Ximang.org - Diễn đàn xi măng Việt Nam

2 - Ximang.org - Diễn đàn xi măng Việt Nam

Futurecem đã được sử dụng trong quá trình xây dựng Làng UN17 ở Ørestad.
Ra mắt thị trường
Kể từ tháng 1/2021, FUTURECEM đã có mặt trên thị trường ở Đan Mạch. Nó chủ yếu nhắm mục tiêu vào sử dụng trong phân khúc bê tông hỗn hợp trộn sẵn (RMC). Khách hàng trong phân khúc này sử dụng các tính chất đặc biệt của FUTURECEM để sản xuất bê tông ổn định hơn so với các biến động về độ sệt và dễ bơm hơn, đây thường là một thách thức đối với loại bê tông khá nghèo xi măng được sử dụng ở Đan Mạch.
Cùng với RMC, một số công ty sản xuất bê tông đúc sẵn Đan Mạch đang sử dụng FUTURECEM trong quá trình sản xuất của họ thông qua một chương trình thử nghiệm hoàn chỉnh tại hiện trường. Sự khác biệt chính đạt được chính là màu mâu nhạt của bê tông, được xem như là một yếu tố quyết định về chất lượng và bằng chứng rõ ràng cho các nhà xây dựng chứng minh tính chất bền vững của các công trình của họ.
FUTURECEM đã được sử dụng trong RMC và các chi tiết bê tông cho công trình xây dựng bền vững đầy tham vọng Làng UN17 ở Ørestad, Copenhagen với hơn 500 căn hộ. Khi được hoàn thành vào năm 2024, nó sẽ được biết đến là dự án nhà ở đầu tiên trên thế giới tích hợp 17 Mục tiêu Toàn cầu của Liên Hợp Quốc vào trong cùng một công trình.
Tiếp sau việc ra mắt ở Đan Mạch, quá trình triển khai đang được đẩy nhanh trên thị trường Châu Âu của Tập đoàn Cementir. CCB, công ty con của Tập đoàn Cementir ở Bỉ, đã thương mại hóa FUTURECEM ở Pháp vào năm 2022, với mục tiêu nhắm tới Benelux vào năm 2023. Lịch trình này cũng liên quan tới nhu cầu phải giải quyết tính phức tạp của các thị trường khác nhau, các thói quen và các quy định, mà có thể làm chậm lại và, đôi khi, hạn chế các cơ hội của các loại xi măng thấp carbon mới, cùng với sự cần thiết phải có thêm các chứng nhận của địa phương.
Phối hợp cùng với khách hàng, FUTURECEM đã được thử nghiệm và sử dụng trong một loạt các ứng dụng từ RMC đến các chi tiết bê tông đúc sẵn và vữa xây. Nó cũng được đưa vào dự án nghiên cứu ‘Blocs B40 cho bê tông thấp carbon’ do CERIB thực hiện.
FUTURECEM là một bước quan trọng trên hành trình hướng tới sản xuất xi măng bền vững hơn. Điều này quan trọng không chỉ đối với Tập đoàn Cementir, mà còn đối với quá trình chuyển đổi thấp carbon trong các ngành bê tông và xây dựng nói chung.
Trường hợp nghiên cứu: Unicon
Công ty sản xuất và cung cấp RMC lớn nhất Đan Mạch, Unicon, là một bộ phận của Aalborg Portland Holding, một công ty con ở Đan Mạch của tập đoàn Cementir Holding, đã đưa bê tông dựa vào FUTURECEM ra thị trường Đan Mạch vào năm 2020, dựa vào quá trình hợp tác phát triển với Aalborg Portland và cũng cả với Viện Công nghệ Đan Mạch, DTU Construct và các đơn vị khác trong dự án nghiên cứu và phát triển Bê tông Xanh II, mà đã thực hiện từ năm 2014 đến năm 2019.
Các vấn đề thực tế cuối cùng đã được thử nghiệm và hoàn thiện tại các phòng thí nghiệm và nhà máy ở Đan Mạch của Unicon trước khi công ty có thể cho các chuyến xe chở bê tông đầu tiên chạy trên đường ở Đan Mạch với bê tông đã được giảm thiểu carbon dưới cái tên UNI-Green trong các trống trộn.
Unicon là công ty sản xuất RMC đầu tiên ở Đan Mạch đưa ra một phạm vi tiêu chuẩn hoàn chỉnh về bê tông đã được giảm thiểu carbon khi UNI-Green được tiếp thị thêm ra thị trường vào đầu năm 2021. Các loại bê tông UNI-Green của Unicon có dấu chân carbon thấp hơn tới 25% so với mức trung bình của ngành ở Đan Mạch.
Casper Mathiasen, Giám đốc Điều hành của Unicon, cho biết ‘Không phải lúc nào chúng tôi cũng thực hiện được những thay đổi lớn như vậy đối với bê tông của chúng tôi, điều này càng làm cho vấn đề trở nên lớn hơn khi phải đưa ra một loại bê tông mới với mức giảm lượng carbon đáng kể như vậy, mà FUTURECEM góp phần tạo nên. Điều này cũng làm cho nó trở thành một nhiệm vụ đặc biệt thú vị đối với bộ phận kỹ thuật của chúng tôi để áp dụng một loại xi măng mới mà hiện nay đã tạo ra sự khác biệt lớn cho toàn ngành của chúng tôi.’
Với mức khử giảm carbon 25%, bê tông UNI-Green dựa vào FUTURECEM là một trong những bước đột phá lớn nhất trên thị trường đối với RMC ở cả Đan Mạch và các nước khác trên thế giới.
Unicon được biết đến với việc cung cấp bê tông cho các dự án đòi hỏi khắt khe và phức tạp mà yêu cầu các loại bê tông cường độ cao và chất lượng. Cường độ cao tương tự cũng đã đạt được trong bê tông đã được giảm thiểu carbon của Unicon cho dù hàm lượng clinker tương đối thấp hơn trong xi măng, mà được thay thế bằng các chất điền đầy là đất sét nung và đá vôi. Nhờ sử dụng FUTURECEM, Unicon có thể sản xuất bê tông đã được giảm thiểu carbon có cường độ bền nén tương tự, và giá bán thì tương tự như các loại bê tông thông thường trong phạm vi sản phẩm.

Futurecem cũng đã được sử dụng cho cầu đường sắt ở Đan Mạch.
Casper Mathiasen cho biết thêm: “Điều quan trọng đối với chúng tôi là chúng tôi luôn đáp ứng được sự mong đợi của khách hàng và cung cấp sản phẩm chất lượng cao mà nhờ đó chúng tôi được biết đến trong ngành xây dựng ở Đan Mạch. Nhờ sử dụng FUTURECEM trong các hỗn hợp bê tông của chúng tôi, chúng tôi có thể cung cấp bê tông mà dễ dàng thi công và có chất lượng cao. Chỉ có một số quá trình có sự khác biệt chút ít, nhưng về cơ bản sản phẩm thì tương tự và có dấu chân carbon và tác động tới khí hậu thấp hơn đáng kể. Do đó, nó là một sản phẩm độc đáo chúng tôi có thể cung cấp cho các khách hàng của mình.”
Các loại bê tông mới đã được giảm thiểu carbon đã thu hút được những sự quan tâm đáng kể liên quan tới việc công bố phạm vi tiêu chuẩn UNI-Green vào năm 2021. Mặc dù ngành này nổi tiếng với sự thận trọng đối với các sản phẩm mới, đặc biệt là với bê tông, các nhà thầu thi công và các công ty phát triển sản phẩm trải qua thời gian đã nhận thấy rằng bê tông đã được giảm thiểu carbon có các đặc tính hiệu quả tương tự như các loại bê tông truyền thống.
Do đó, Unicon đã điều chỉnh hoạt động sản xuất của mình trong năm 2022 để tất cả các loại bê tông trong hạng mục tác động môi trường Thụ động và Trung bình hiện được sản xuất như là UNI-Green, thay thế xi măng Đông cứng Nhanh truyền thống bằng FUTURECEM.
Unicon sản xuất hơn 1 triệu m³ bê tông mỗi năm từ 33 nhà máy của công ty trên khắp đất nước Đan Mạch. Hiện nay, bê tông đã được giảm thiểu carbon dựa vào FUTURECEM chiếm xấp xỉ 40% tổng lượng bê tông mà Unicon giao đi từ các nhà máy của mình.
Hướng tới tương lai
Tuy nhiên, việc phát triển bê tông có tác động môi trường ít hơn không dừng lại ở việc sử dụng FUTURECEM tại Unicon. Phòng thí nghiệm ở Đan Mạch của Cementir không ngừng cố gắng vượt qua ranh giới của các loại bê tông thân thiện với khí hậu hơn. Cùng với những hoạt động khác, điều này đã dẫn đến sự phát triển một loại ‘bê tông siêu thấp carbon,’ mà dựa hoàn toàn vào cốt liệu bê tông từ bê tông tái chế được nghiền mịn, nước mưa thu gom được và nước sản xuất, tro bay và FUTURECEM.
Bê tông mới siêu thấp carbon có dấu chân carbon 80kg/m³, trong khi bê tông thông thường so sánh có dấu chân carbon là 170kg/m³ bê tông. Tiềm năng của bê tông mới siêu thấp carbon và các ứng dụng của nó là rất đa dạng, nhưng hiện tại chỉ giới hạn ở các dự án nằm ngoài tiêu chuẩn của Đan Mạch do thời gian bảo dưỡng lâu hơn.
Mặc dù vậy, dự án cho thấy rằng tiềm năng sử dụng các công nghệ như FUTURECEM là đáng kể, và do đó khi kết hợp với một số sáng kiến khác nhau, xi măng đã được giảm thiểu carbon có thể đảm bảo giảm đáng kể chi phí xây dựng.
Tài liệu tham khảo