بخشی از مقاله
استراتژی های مدیریت بازیافت در راستای دستیابی به توسعه پایدار اکولوژيک در صنعت بتن
چکیده
صنعت بتن به عنوان یکی از صنایع پرمصرف در قبال منابع طبیعی شناخته میگردد. بکارگیری مواد خام طبیعی در ساخت سیمان و تولید سنگدانه و آلوده ساختن محیط زیست با محصولات این صنعت از یک طرف و نیاز روزافزون جهت تولید محصولات بتنی از سوی دیگر نشان دهنده این واقعیت است که این صنعت به عنوان یکی از صنایع تأثیرگذار بر زندگی انسانها بدل گردیده است. با توجه به مفهوم توسعه پایدار، بکار بستن آن در زندگی روزمره، به خودی خود موجب بوجود آمدن نیاز به برنامه ریزی استراتژیک برای سازمان ها، ادارات و صنایع گوناگون در جهت برآورده ساختن ملزومات گام برداشتن به سوی این توسعه، میگردد. در این مقاله در ابتدا با تعریف توسعه پایدار و منطبق ساختن آن بر عملکرد صنعت بتن به بررسی سمت و سوی عملکرد این صنعت در قبال توسعه پایدار می پردازیم. سپس با ارائه راهکارهای مختلف و بیان نقش هریک از این راهکارها در اثرگذاری بر بالهای توسعه پایدار اکولوژیک به معرفی مدلی استراتژیک جهت دستیابی به توسعه پایدار از منظر اکولوژیک در صنعت بتن خواهیم پرداخت.
۱- توسعه پایدار و مدیریت بازیافت
توسعه پایدار به طور خلاصه بدین معناست که در توسعه تکنولوژی به نحوی رفتار کنیم که رفع نیازهای زمان حال خطری برای رفع نیازهای نسل های آینده ایجاد نکند [۱۱] حال با کمی تأمل در این تعریف کلی و فراگیر درمییابیم که هرگونه اقدام و رفتار ما به نحوی که برای زندگی آیندگان بشر مشکلاتی را ایجاد نماید رفتاری در جهت توسعه پایدار نمیباشد و آن رفتار یا توسعه به این دلیل که اثرات مخربی را در آینده برجا می گذارد توسعه ای ناپایدار شناخته خواهد شد. اما باید دید که اساس و بنیان های امتداد زندگی انسان در کره خاکی چه چیز یا چیزهایی می باشد. انسان جهت زندگی و ادامه آن به آب، هوا، موادغذایی و مکانی جهت زندگی نیاز دارد. این ها از ابتدایی ترین نیازهای بشر از بدو پیدایش بوده اند و میباشند. وجود تمامی این احتیاجات به وجود طبیعت وابسته میباشد. این طبیعت است که خداوند تمام نیازهای انسان را در آن نهاده تا انسان بتواند با بهرهگیری اصولی و منطقی از طبیعت نیازهای خود را برطرف نماید و به زندگی خود ادامه دهد. همانطور که میدانیم جهان هستی بر پایه تعادل بنا نهاده شده و برهم خوردن هرگونه تعادل سبب ایجاد بینظمیهایی غیرقابل پیش بینی و حرکت به سمت و سویی نامناسب و مخرب میگردد. لذا انسان نیز در برخورد با طبیعتی که بدون هیچگونه منفعتی به انسان نفع و سود می رساند نباید زیادهروی کند و در صورت تخریب ان باید بتواند سریعاً و بدون معطلی آن را جبران نماید [۴]. تخریب محیط زیست از طریق آلودگی هایی که انسان ایجاد می نماید و نیز مصرف بیش از حد منابع طبیعی عاملی در راستای ایجاد تغییراتی جبران ناپذیر در طبیعت میباشد که سبب کاهش زمان امتداد زندگی نسل بشر بر روی کره خاکی میگردد. چراکه این عوامل سبب کاهش توانایی بشر در جهت تأمین نیازهای اولیه خود میگردند. یک زاویه دید اصلی که امروزه در طراحی و ساخت محصولات و کالاهای مختلف در سراسر جهان مد نظر قرار میگیرند عبارت است از اثرات زیست محیطی آن کالا. با توجه به اینکه تعریف توسعه پایدار بقدری کلی و فراگیر می باشد که اثرات زیست محیطی را نیز در بر میگیرد، لذا در این مقاله نوعی از توسعه پایدار مد نظر میباشد که اثرات زیست محیطی یک محصول را در نظر گیرد. بر همین اساسی زمانی که توسعه پایدار مفهوم زیست محیطی به خود گیرد، توسعه پایدار اکولوژیکی شناخته خواهد شد. با توجه به مفهوم توسعه پایدار و اینکه نوع اکولوژیک آن مد نظر میباشد می تواندریافت که کنترل، کاهش و در نهایت حذف اثرات زیست محیطی تولید یک محصول در چرخه عمر آن به عنوان اهرم
اصلی در دستیابی به توسعه پایدار اکولوژیک در فرآیند توسعه محصول مطرح می باشد. با توجه به تعریف توسعه پایدار، کاهش مصرف منابع (مواد خام و انرژی) و همچنین کاهش اثرات تخریبی زیست محیطی (با در نظر گرفتن این موضوع که هر نوع مصرف منابع طبیعی نمیتواند موجب تخریب محیط زیست گردد)، به عنوان دو بال توسعه پایدار اکولوژیکی مطرح میباشند. چراکه که حرکت در جهت توسعه پایدار اکولوژیک تنها با بهره گیری از این دو بال میسر می باشد. نمودار (۱) زیرمجموعه های اصلی توسعه پایدار و ارتباط توسعه پایدار اکولوژیک به زیرمجموعه های خود را نشان میدهد. بر اساس مباحث مطرح گردیده، اتخاذ استراتژی مناسب در مدیریت صنعت بتن یک کشور می تواند تضمین کننده حرکت به سوی توسعه پایدار در آن کشور باشد و با توجه به اینکه از اهداف اصلی توسعه پایدار حفظ محیط زیست می باشد، لذا استراتژی های مدیریت پسماند و مدیریت بازیافت در صنعت بتن می تواند راه را جهت پیاده سازی الگوی توسعه پایدار اکولوژیک در صنعت مذکور، تسریع نماید.
۲- نقش صنعت بتن در توسعه پایدار صنعت بتن با تولید سالانه ۱۱/۵-۱۰ میلیارد تن بتن به عنوان بزرگترین مصرف کننده منابع طبیعی مطرح گردیده است [۱۶، ۱۳] و آ۵]. چراکه اجزای اصلی تشکیل دهنده بتن (سنگدانه، سیمان و آب) خود یا به عنوان منابع طبیعی و خام موجود در طبیعت مطرح میباشند و یا جهت تولید خود نیاز به مصالح اولیه و خام موجود در طبیعت دارند. البته لازم به ذکر است که مواد افزودنی به بتن شامل افزودنیهای شیمیایی، پوزولان ها و فیلرها نیز هم به لحاظ مصرف منابع طبیعی و هم به لحاظ ایجاد آلودگی برای محیط زیست باید در نظر گرفته شوند.
با توجه به مطلب فوق، به ازای هر انسان در سراسر جهان سالانه یک و نیم تن بتن تولید و به مصرف میرسد. در نتیجه این سخن، بتن به عنوان پرمصرفترین و اثرگذارترین مصالح در جهان هستی مطرح میگردد و توجهی ویژه را به خود طلب می نماید. البته لازم به ذکر است که روند تولید بتن در جهان در سالهای اخیر شدت بیشتری نیز یافته است. علت این مقبولیت عام بتن نیز مشخص است. در صورتی که بتن به صورت مناسب طراحی و نیز ساخته شود، به عنوان مصالحی با خواص و ویژگیهای مقاومتی و دوامی بالا شناخته میگردد. شکل - پذیری مناسب بتن (در انواع قالبهای با شکل و طرحهای مختلف قابل جایگیری میباشد)، مقاومت نسبتاً مناسب در برابر آتش، خاصیت انطباق پذیری در شرایط مختلف و دسترسی فراوان و ساده به آن از جمله عوامل توسعه ساخت و تولید بتن در عصر حاضر می باشد [۱۳]. با توجه به این مقبولیت عام و روند افزایشی تولید بتن در سراسر جهان، بالطبع نیاز بیشتری به اجزاء تشکیل دهنده آن احساسی میگردد.
۱-۲- سیمان در نتیجه ی تقاضای بیشتر جهت بکارگیری مصالح پایه سیمانی در صنعت ساختمان، تولید بیشتر سیمان که جزء اصلی چسبنده این مواد میباشد در بسیاری از کشورها مد نظر قرار گرفته است. اما تولید سیمان بیشتر عواقبی را نیز در پی خواهد داشت. این عواقب از زوایای دید مختلف قابل بررسی میباشد. صنعت سیمان جزء صنایعی میباشد که دارای مصرف انرژی بالا هستند و در نتیجه نیاز به مصرف مقدار بیشتری از انواع سوخت خواهد داشت. از طرف دیگر تولید کلینکر سیمان که در حال حاضر جزء اصلی ساخت سیمان محسوب میگردد نیز به مصرف حجم عظیمی از منابع طبیعی میانجامد. در نهایت کارخانجات سیمان با تولید گازهای مختلف در طی فرآیندهای مختلف تولید سیمان به عنوان جزیی تأثیرگذار بر کیفیت هوا و آلودگی آن به شمار می روند. همچنین این ماده شیمیایی به سبب ویژگیهای ذاتی خود و همچنین ویژگیهای محصولی که از آن تولید می شود (بتن و در کل مصالح پایه سیمانی)، می تواند موجب بروز معضلات ویژه دیگری نیز گردد. بر طبق تعریف سیمان پرتلند محصولی است که از پودر کردن کلینکری بدست میآید که عمدتاً از مواد معدنی کلسیم سیلیکاتی تشکیل گردیده است [۱۲] و [۱]. جدول (۱) مواد خام بکار رفته در تولید کلینکر سیمان که جزء اصلی ساخت سیمان میباشد را نشان می دهد. همانطور که از جدول (۱) پیداست، جهت ساخت کلینکر سیمان و در نتیجه سیمان از مواد خام طبیعی مختلفی بهره می گیرند. این مواد به عنوان منابع طبیعی بسیار ارزشمند می باشند و بکارگیری
بیش از اندازه آنها موجب تخریب طبیعت و زمین میگردد و لذا همانگونه که مشخص است تولید سیمان با توجه به مصرف منابع مهم طبیعی یک فرآیند مهم و تأثیرگذار در توسعه پایدار میباشد. در یک برآورد تقریبی می توان گفت با فرض تولید ۱۰ میلیارد تن بتن در سراسر جهان، بکارگیری عیار ۴۰۰ کیلوگرم بر مترمکعب سیمان در بتن و چگالی بتن در حدود ۲۳۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب می توان اظهار داشت که در تولید یک تن بتن به مقدار تقریبی ۱۷۵ کیلوگرم سیمان نیاز خواهد بود. لذا هر ساله در سراسر جهان یک ملیارد و هفتصد و پنجاه میلیون تن سیمان مصرف میگردد و با توجه به این تخمین بیش از این مقدار سیمان در جهان تولید میگردد. لذا برای تولید چیزی در حدود یک میلیارد تن کلینکر سیمان در جهان به مقادیر زیادی از مواد خام معدنی نیاز خواهد بود. همچنین کل تولید سیمان در کشور نیز در طی یک سال ۶۵ میلیون تن برآورد گردیده است [۱۰]، نمودار(۲) میزان تولید و سرانه مصرف سیمان در کشور را طی سالهای مختلف نشان میدهد. همانطور که از نمودار (۲) پیداست، تولید و مصرف سیمان در کشور ما که یک کشور در حال توسعه می باشد با روندی بسیار سریع در حال افزایش می باشد.
صنعت سیمان بدلیل مصرف انرژی یکی از صنایع شاخص محسوب می شود. هزینههای عمده در تولید سیمان جهت مصارف برق و ذغال - سنگ میباشد که تقریبا نیمی از هزینه تولید را به خود اختصاص میدهند ۲ مصرف انرژی در کارخانجات سیمان ایران از مصرف دو نوع ژی سوخت فسیلی و انرژی الکتریکی تأمین میگردد. معیار مصرف انرژی الکتریکی در خطوط تولید مدرن به ازای هر تن سیمان ۱۰۵ کیلو وات ساعت و معیار مصرف انرژی فسیلی (مازوت) به ازای هر تن سیمان تولیدی ۱۰۰-۹۰ لیتر می باشد. میانگین مصرف انرژی الکتریکی در خطوط تولید سیمان ایران حدود ۱۱۵- ۱۱۰ کیلووات ساعت به ازای هر تن سیمان و میانگین مصرف انرژی فسیلی (مازوت) به ازای هر تن کلینکر تولیدی ۱۱۰-۱۰۰ لیتر میباشد آ۵]. گازهای خروجی از کورههای تولید سیمان اصولاً شامل نیتروژن ، دیاکسیدکربن و بخار آب و نیز ترکیبات گازی گوگرد، اکسیدهای نیتروژن و مونواکسید کربن (CO) می گردند. گاز تمیز خروجی از کورههای تولید سیمان حاوی کلریدها و فلوریدهای به فرم گازی نیست [۱۴]. مونواکسید نیتروژن، دی اکسیدکربن و متان از
مهمترین گازهای گلخانهای می باشند [۱۵]. بسیاری از دانشمندان تغییرات آب و هوایی را به طور مستقیم به تولید گازهای گلخانه ای توسط انسان مربوط میدانند [۱۷]. گازهای گلخانه ای با قرارگیری در جو زمین و عملکرد گلخانه ای سبب گرمتر شدن زمین گردیده اند [۱۷] و [۳]. با توجه به اینکه دیاکسیدکربن چیزی در حدود ۸۲٪ گازهای گلخانه ای را تشکیل میدهد و از این لحاظ مهمترین گاز گلخانه ای محسوب می شود [۱۷]، و نیز حجم اصلی گازهای ناشی از تولید سیمان را تشکیل می دهد، به بررسی مقدار گاز تولید شده توسط کارخانجات سیمان میپردازیم: بعضی از محققین میزان ناشی از تولید کلینکر و بعضی دیگر میزان ناشی از تولید سیمان را تقریباً برابر با مقدار تولید کلینکر و یا سیمان میدانند. لذا به ازای تولید یک تن کلینکر تقریباً به
میزان یک تن نیز تولید می شود [۱۳،۱۸]. البته لازم به ذکر است که میزان دقیق تر ناشی از صنعت سیمان در سراسر جهان در سال ۲۰۰۰ برابر با ۰/۸۷ کیلوگرم به ازای تولید یک کیلوگرم سیمان برآورد گردیده است [۱۹]. البته لازم است یادآور شویم اکسیدهای نیتروژن و ذرات ریز ناشی از گازهای آزاد شده در طی فرآیند تولید سیمان نیز به ترتیب دومین و سومین عامل تأثیرگذار در آلودگی هوای ایجاد شده ناشی از فرآیند تولید سیمان می باشند. بر اساس تقریب های مختلف، مقدار اکسیدهای نیتروژن آزاد شده ناشی از تولید یک تن کلینکر سیمان، بین ۰/۸ الی ۹/۵ کیلوگرم میباشد ا۵ا، که البته بر اساس نوع سیمان و همچنین فرآیند مورد استفاده جهت تولید در کشورهای مختلف متفاوت میباشد. همچنین میزان انتشار ذرات ریز ناشی از فرایند تولید سیمان چیزی در حدود ۰/۳ الی ۱ کیلوگرم به ازای تولید هر تن سیمان میباشد [۱۶]. مورد دیگری نیز که توجه بدان ضروری میباشد، خاصیت شیمیایی سیمان و بتن ساخته شده با آن میباشد. چرا که اصولاً بتن یک محیط قلیایی میباشد. این موضوع زمانی که بتن تخریب شده بدون ایجاد محل دفن بهداشتی در اطراف شهر دفن می گردد اثرگذار خواهد بود. چراکه بتن تخریب شده در اثر بارش باران و فرسایش (شستگی) رفته رفته از بین خواهد رفت و با آب باران به سفره آبهای زیرزمینی نفوذ میکند و آبهای زیرزمینی را آلوده خواهد ساخت.
۲- ۲- مصالح سنگی (سنگدانه ها)
مصالح سنگی که شامل ریزدانه و درشتدانه می باشند، معمولاً ۶۰٪ الی ٪۷۵ حجم بتن (۷۰٪ الی ۸۵٪ جرم بتن) را تشکیل میدهند [۱]. اما سهم بخش مصالح سنگی کمتر از ۳٪ میزان کل گازهای آزاد شده و همچنین انرژی مصرف شده در صنعت بتن می باشد [۱۶]. مهمترین اثرات بکارگیری سنگدانه ها در بتن در ۳ بخش کلی به شرح ذیل تقسیم می گردند [۱۶]|:
- استفاده از مواد خام
- استفاده از زمین
- استفاده از انرژی (شامل استخراج، حفاری، خرد کردن و حمل و
نقل که به انتشار گازها و ذرات ریز گرد و غبار میانجامد)
2-3- آب مصرفی
تقریباً از هر آب آشامیدنی فاقد طعم و بوی مشخص میتوان به عنوان آب اختلاط در ساخت بتن استفاده نمود. اما به هر حال برخی آبهای نامناسب جهت آشامیدن ممکن است برای استفاده در بتن مناسب باشند [۱]. تقریباً به ازای ساخت هر تن بتن به ۵۰ الی ۱۰۰ کیلوگرم آب نیاز میباشد. از طرفی با توجه به اینکه سیستم آبرسانی (چه شهری و چه روستایی) مقدار کمی انرژی جهت تصفیه آب و همچنین انتقال آب مصرف می کند، لذا اثرات زیست محیطی سیستم آبرسانی ناچیز میباشد [۲۰]. اما نکته قابل توجه در مورد بکارگیری آب در صنعت بتن، بکارگیری آب شرب در ساخت بتن میباشد. موضوعی که در کشور ما به کرات مشاهده میگردد. این موضوع زمانی اهمیت بیشتری می یابد که کشور مذکور به لحاظ جغرافیایی و آب و هوایی در منطقه نیمه خشک و خشک قرار گرفته است. لذا بکارگیری مقادیر
بیشتر آب (آن هم آب شرب) معضلی جدی در صنعت بتن خواهد بود.
۴-۲- افزودنیهای بتن
۱-۴-۲- مصالح پوزولانی و پرکنندهها
مصالح پوزولانی بر اساس عملکرد پوزولانی خود یکی از ابزار مهم مهندسی ریزساختار بتن به شمار می آیند. چراکه عملکرد بسیار مؤثری را در ایجاد یک ناحیه انتقالی داخلی مناسب دارا میباشند آ۶ ]. در نتیجه با کاربرد مقادیر بهینه پوزولان ها میتوان بتن هایی با مقاومت و دوام بالاتر را تولید نمود. پوزلانها بر اساس منبع اولیه تولید، به دو دسته طبیعی و مصنوعی تقسیم میگردند. پوزولان های طبیعی شامل پودر سنگهای آتشفشانی نظیر پامیس و اسکوریا و همچنین توفهای زئولیتی می باشند که در کشورهای مختلف متفاوت می باشند. از آنجا که این پوزولان ها از کوهها و معادن بدست میآیند، لذا بکارگیری بیش از حد آنها موجب تخریب طبیعت و کاهش حجم منابع طبیعی کشورها خواهد گردید. از طرفی جهت تولید این مواد، شبیه به آنچه برای سنگدانه ها مطرح گردید، انرژی و انتشار گازهای کمی را نسبت به سایر مراحل تهیه بتن شاهد خواهیم بود. تنها تفاوت مراحل تولید پوزولان های طبیعی نسبت به سنگدانه ها، بکارگیری آسیاب جهت پودر کردن آنها می باشد که به صرف انرژی میانجامد و همچنین به جهت مصرف سوخت موجب انتشار گازهای ناشی از سوختن میگردد. پوزولان های مصنوعی عمدتاً شامل خاکستر بادی، سرباره کوره آهن گدازی دان شده، میکروسیلیس، خاکستر پوسته برنج و متاکائولن میباشند. چهار مورد اول به نوعی زائدات ناشی از صنایع مختلف میباشند. خاکستر بادی به عنوان یکی از محصولات فرعی اصلی سوختن پودر (نرمه) ذغال در کورههای نیروگاههای حرارتی میباشد [۲۱]. سرباره کوره آهن گدازی آسیاب شده از سرباره کوره بلند آهن گدازی در کارخانجات تولید آهن خام تهیه میگردد آ۱] میکروسیلیس نیز محصول فرعی کوره قوس الکتریکی در کارخانه های ساخت آلیاژهای فرو سیلیسیوم و فروسیلیسیوم می باشد [۲۲]. همچنین خاکستر پوسته برنج از سوزاندن شلتوک که زائدات برنج کاری می باشد بدست می آید. در نهایت متاکائولن یک سیلیکات آلومینیوم فعال شده به صورت
