A modernização da fabricação de cimento na China leva a ganhos ambientais substanciais

Communications Earth & Environment volume 3, Número do artigo: 276 (2022) Citar este artigo

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A China testemunhou um boom de construção e, portanto, uma enorme quantidade de uso de cimento nas últimas décadas. Ao mesmo tempo, a tecnologia de fabricação de cimento foi atualizada rapidamente. Aqui, com base em dados nacionais e provinciais, adotamos modelos de regressão, avaliação do ciclo de vida e análises de cenário para apresentar a evolução e os impactos ambientais das tecnologias de fabricação de cimento de 1996 a 2021. Descobrimos que os novos fornos rotativos de pré-aquecedor de suspensão representam aproximadamente 99% da produção de cimento na China em 2021. A mudança climática e o esgotamento de fósseis são identificados como os principais encargos ambientais da fabricação de cimento, enquanto a redução nas emissões de material particulado parece ser o benefício mais proeminente da nova tecnologia. Até 2021, as atualizações tecnológicas levaram a uma mitigação da poluição da fabricação de cimento em 25% a 53%. Nossas descobertas podem ajudar a informar caminhos confiáveis ​​para uma indústria de cimento mais sustentável e ambientalmente correta.

Globalmente, cerca de 40% do uso global de energia final e das emissões de gases de efeito estufa relacionadas à energia e ao processo são causados ​​por edifícios e atividades de construção nas quais o cimento é um ingrediente essencial1,2. Com o rápido crescimento da urbanização e modernização, o consumo e a produção de cimento na construção civil aumentaram notavelmente. Desde 1985, a China tornou-se o maior produtor de cimento e consumiu mais cimento em 3 anos (ou seja, de 2010 a 2012) do que os EUA consumiram em todo o século XX3,4. Em 2018, a produção de cimento da China representou aproximadamente 56% da produção global de cimento5.

Devido aos rápidos avanços na tecnologia de fabricação de cimento (CMT), a China utilizou três grandes fornos de cimento nas últimas décadas6, incluindo fornos de eixo, outros fornos rotativos (por exemplo, fornos rotativos de processo úmido, fornos ocos secos, fornos de pré-aquecedor vertical7) e novos fornos rotativos de pré-aquecedor de suspensão (NSP). Antes de 2000, os fornos de eixo eram os CMT dominantes devido ao alto custo do equipamento importado (isto é, fornos rotativos NSP)8. A participação de mercado dos fornos rotativos NSP, a tecnologia mais avançada com capacidade de produção em larga escala e qualidade estável do produto9, foi muito limitada durante esse período, muito menor do que a participação de mercado dos fornos de cuba6,10. No entanto, com a economia em expansão, os fornos rotativos NSP começaram a ganhar popularidade no mercado de fabricação de cimento após 2000 e se tornaram dominantes após 201011,12.

Essa enorme quantidade de produção e consumo de cimento na China tem sido acompanhada por impactos ambientais significativos, como dióxido de carbono (CO2)13, óxido de nitrogênio (NOx)9,14 e metais pesados15,16. O processo de fabricação do cimento inclui principalmente quatro etapas: extração de recursos, preparação da matéria-prima, calcinação do clínquer, moagem do cimento17,18 e queima de combustível fóssil19. Essas etapas de fabricação não apenas esgotam energia e recursos naturais, mas também liberam poeira, ruído e contaminantes para o meio ambiente, causando sérios danos ao ambiente natural e à saúde humana20,21. Embora vários estudos tenham analisado a carga ambiental da fabricação de cimento, algumas limitações permanecem. Primeiro, o caminho da transformação da CMT e a mudança correspondente no impacto ambiental na China não foram revelados22,23,24,25. Em segundo lugar, estudos recentes descobriram que, além das mudanças climáticas (CC), a produção de cimento tem outros impactos graves, como a depleção de fósseis (FD) e a formação de ozônio fotoquímico (POF)26,27,28,29. É necessária uma análise mais abrangente para identificar os principais impactos ambientais para futuras ações de mitigação. Terceiro, há variações entre as províncias na distribuição do CMT3, enquanto um número limitado de estudiosos estudou a evolução do CMT ou estimou os impactos ambientais da produção de cimento na China no nível provincial30, e tal pesquisa é necessária para revelar os impactos locais, especialmente os de poluentes no solo e na água (por exemplo, acidificação terrestre e ecotoxicidade terrestre). Finalmente, muitas medidas foram tomadas pelo governo central chinês para promover uma indústria de cimento sustentável e coordenada31, mas a conquista ambiental geral nas últimas décadas nunca foi avaliada e quantificada.