La modernizzazione della produzione di cemento in Cina porta a notevoli vantaggi ambientali

Comunicazioni Terra e Ambiente volume 3, numero articolo: 276 (2022) Citare questo articolo

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Negli ultimi decenni la Cina è stata testimone di un boom edilizio e quindi di un enorme utilizzo di cemento. Allo stesso tempo, la tecnologia di produzione del cemento è stata aggiornata rapidamente. Qui, sulla base di dati a livello nazionale e provinciale, adottiamo modelli di regressione, valutazione del ciclo di vita e analisi di scenari per presentare l’evoluzione e gli impatti ambientali delle tecnologie di produzione del cemento dal 1996 al 2021. Scopriamo che i nuovi forni rotativi con preriscaldatore a sospensione rappresentano circa il 99% della produzione di cemento in Cina nel 2021. Il cambiamento climatico e l’esaurimento dei fossili sono identificati come i principali oneri ambientali della produzione di cemento, mentre la riduzione delle emissioni di particolato sembra essere il vantaggio più importante della nuova tecnologia. Entro il 2021, i miglioramenti tecnologici hanno portato a una mitigazione dell’inquinamento derivante dalla produzione di cemento dal 25% al ​​53%. I nostri risultati possono aiutare a definire percorsi credibili verso un’industria del cemento più sostenibile e rispettosa dell’ambiente.

A livello globale, circa il 40% del consumo energetico finale globale e delle emissioni di gas serra legate all’energia e ai processi sono causati da edifici e attività di costruzione in cui il cemento è un ingrediente essenziale1,2. Con la rapida crescita dell’urbanizzazione e della modernizzazione, il consumo e la produzione di cemento nell’edilizia sono aumentati notevolmente. Dal 1985, la Cina è diventata il più grande produttore di cemento e ha consumato più cemento in 3 anni (cioè dal 2010 al 2012) di quanto gli Stati Uniti hanno consumato nell'intero XX secolo3,4. Nel 2018, la produzione di cemento cinese rappresentava circa il 56% della produzione globale di cemento5.

A causa dei rapidi progressi nella tecnologia di produzione del cemento (CMT), negli ultimi decenni la Cina ha utilizzato tre principali forni da cemento6, inclusi forni a tino, altri forni rotanti (ad esempio, forni rotanti con processo a umido, forni cavi a secco, forni con preriscaldatore verticale7) e nuovi forni rotativi con preriscaldatore a sospensione (NSP). Prima del 2000, i forni a tino erano il CMT dominante a causa dell'elevato costo delle attrezzature importate (ad esempio, i forni rotativi NSP)8. La quota di mercato dei forni rotativi NSP, la tecnologia più avanzata con capacità di produzione su larga scala e qualità del prodotto stabile9, era molto limitata durante questo periodo, molto inferiore alla quota di mercato dei forni a tino6,10. Tuttavia, con il boom economico, i forni rotativi NSP hanno iniziato a guadagnare popolarità nel mercato della produzione di cemento dopo il 2000 e sono diventati dominanti dopo il 201011,12.

Questa enorme quantità di produzione e consumo di cemento in Cina è stata accompagnata da impatti ambientali significativi, come l’anidride carbonica (CO2)13, l’ossido di azoto (NOx)9,14 e i metalli pesanti15,16. Il processo di produzione del cemento comprende principalmente quattro fasi: estrazione delle risorse, preparazione delle materie prime, calcinazione del clinker, macinazione del cemento17,18 e combustione di combustibili fossili19. Queste fasi di produzione non solo consumano energia e risorse naturali, ma rilasciano anche polvere, rumore e contaminanti nell’ambiente, causando gravi danni all’ambiente naturale e alla salute umana20,21. Sebbene vari studi abbiano analizzato il carico ambientale della produzione di cemento, permangono alcune limitazioni. Innanzitutto, il percorso di trasformazione della CMT e il corrispondente cambiamento nell’impatto ambientale in Cina non sono stati rivelati22,23,24,25. In secondo luogo, studi recenti hanno scoperto che oltre al cambiamento climatico (CC), la produzione di cemento ha altri impatti gravi, come l’esaurimento dei fossili (FD) e la formazione di ozono fotochimico (POF)26,27,28,29. È necessaria un’analisi più completa per identificare i principali impatti ambientali per ulteriori azioni di mitigazione. In terzo luogo, ci sono variazioni tra le province nella distribuzione del CMT3, mentre un numero limitato di studiosi ha studiato l’evoluzione del CMT o stimato gli impatti ambientali della produzione di cemento in Cina a livello provinciale30, e tale ricerca è necessaria per rivelare gli impatti locali, in particolare quelli degli inquinanti presenti nel suolo e nell'acqua (ad esempio, acidificazione terrestre ed ecotossicità terrestre). Infine, molte misure sono state adottate dal governo centrale cinese per promuovere un’industria del cemento sostenibile e coordinata31, ma i risultati ambientali complessivi ottenuti negli ultimi decenni non sono mai stati valutati e quantificati.