UHLÍKOVÁ STOPA A POUŽITÍ KOMPOZITNÍCH VÝZTUH.

Problematika emisí CO2 a dekarbonizace v souvislosti s výrobou a využitím kompozitů.

Železářský a ocelářský průmysl

Evropský železářský a ocelářský průmysl přímo zaměstnává 360 000 lidí a v roce 2010 měl obrat 190 miliard EUR. Celková spotřeba energie dosahuje 3 700 GJ, což je přibližně čtvrtina energie spotřebované zpracovatelským průmyslem: celkové emise oxidu uhličitého činí přibližně 350 Mt, což představuje 4 % všech emisí v EU.

Existují dva hlavní způsoby výroby oceli. Prvním z nich je tzv. integrovaná metoda založená na výrobě železa ze železných rud – ale i při jejím použití se ze šrotu vyrobí v průměru 14 % oceli. Druhá metoda, tzv. recyklační metoda, využívá železný šrot jako hlavní surovinu obsahující železo v elektrických obloukových pecích.

V obou případech se spotřeba energie týká pohonných hmot (především uhlí a koksu) a elektřiny. Metoda recyklace vyžaduje mnohem menší spotřebu energie (asi 80%). Integrovaná metoda využívá koksárenské pece, aglomerační pece, vysoké pece a základní kyslíkové konvertory.

Současná spotřeba energie v integrované metodě se odhaduje na 17-23 GJ na tunu produktu válcovaného za tepla. Dolní hodnota je evropským sektorem považována za dobré měřítko pro integrované ocelárny. Objem 21 GJ na tunu je považován za průměrnou velikost průřezových řezů ve 27 členských státech.

V průměru jedna tuna vyrobené oceli vyprodukuje 1 832 tun CO2 a toto číslo se za poslední desetiletí nezměnilo.

Cementářský průmysl

Je to jeden z největších producentů oxidu uhličitého. Jeho emise CO2 představují přibližně 5 % celosvětových emisí z lidské činnosti. Hlavními zdroji emisí CO2 z cementářského průmyslu jsou: proces dekarbonizace suroviny a spalování paliv.

Odhaduje se, že emise z procesu dekarbonizace jsou přibližně 50 % a celkové emise z cementáren ze spalování paliv se odhadují na přibližně 40 %. Emise CO2 z těchto dvou procesů se nazývají přímé emise. Zdrojem nepřímých emisí (přibližně 10 % emisí z cementáren) jsou dopravní prostředky a výroba elektřiny používané v cementárně.

Průmysl GFRP (kompozitní tyče a síťoviny)

Nekonečná skleněná vlákna se vyrábějí a dodávají v různých formách: jako roving, rohože, skleněné rohože CSM, příze, tkaniny a mletá vlákna. Používají se především (cca 75 %) ke zpevnění kompozitních materiálů, především termosetových pryskyřic, ale i termoplastických hmot. Hlavním trhem pro kompozitní materiály je stavebnictví, automobilový a dopravní průmysl (50 %) a elektrotechnický a elektronický průmysl.

Příklady údajů o uhlíku:

průměrná produkce: 870 000 tun kontinuálních skleněných vláken ročně;
průměrné přímé emise CO2: 640 000 tun;
průměrné emise CO2 na tunu: 735 kg CO2 na tunu nekonečných skleněných vláken.

Výhody prutů ze skleněných vláken pro snížení emisí mohou být obrovské. Například podle doporučení EC21 a FIB MC2010 je při navrhování železobetonových konstrukcí (pro prodlouženou životnost 100 let) a bez použití dodatečné ochrany (v důsledku koroze) výztužných tyčí nebo betonu nutné zvýšit tloušťku krytu (tloušťku betonu) o 30%! Použitím kompozitu (který je odolný proti korozi a trvanlivý) to není potřeba. Převedeme-li to do čísel: například nahrazení 10 % polského trhu s betonářskou ocelí (velikost trhu 3 miliardy PLN) GFRP sníží spotřebu cementu o 900 tisíc tun ročně, což znamená snížení emisí CO2 o 630 tisíc tun ročně. Toto číslo představuje ~ 4,7 % emisí CO2 produkovaných tímto průmyslem a 0,2 % všech emisí vyprodukovaných v Polsku. Navíc, vezmeme-li v úvahu téměř 4 až 9krát nižší hmotnost GFRP (při použití náhražek) ve srovnání s ocelí, ukáže se, že snížíme emise související s dopravou nejméně o 2 500 tun ročně.

Stojí za zmínku, že tato doporučení, zaměřená přímo na zvýšení tloušťky betonu (v případě nepoužití dalších ochranných opatření pro ocel nebo beton), jsou v jasném rozporu s pokyny výboru EU pro drastické snížení emisí CO2 (s důrazem na snížení emisí v cementářském průmyslu a dopravě). Odhaduje se, že samotná výroba cementu je zodpovědná za 5 % emisí CO2.

Zdroj: Stanovisko Evropského hospodářského a sociálního výboru k tématu Průmyslová transformace směrem k udržitelným energeticky náročným průmyslovým odvětvím s ohledem na cíle strategie Evropa 2020 v oblasti účinného využívání zdrojů.

Shrnující:

při výrobě 1 tuny oceli vyprodukuje 1 832 tuny CO2

nicméně

při výrobě 1 tuny sklolaminátu se vyrobí 0,735 tuny CO2

Pro zjednodušení předpokládáme stejné průměry pro ocel a kompozit, např. 12 mm, a na základě hustoty našeho materiálu (2075 kg/ m3) předpokládáme, že 12 GFRP jsou 4 krát lehčí než ocel, což znamená, že:

Emise CO2 jsou při výrobě kompozitní výztuže téměř 10 krát nižší!!

( účet - 1,832 děleno 0,735 = 2,5 x 4 = 10)

Stejné vlákno, při výrobě GFRP je stále chemie - epoxidová pryskyřice - která je také nízkoemisní, musíme připočítat i emise vznikající při výrobě hotových GFRP tyčí, ale odečteme nižší emise vyplývající z dopravy - 4 - 9x nižší hmotnost kompozitů. Existují také výhody vyplývající z životního cyklu, recyklace atd.

Zdroj: Tomasz Jaśkiewicz Předseda představenstva společnosti ComRebars Sp. z o.o.