ग्लोबल वार्मिंग को कम करने के लिए सीमेंट उद्योग से हो रहे CO2 के उत्सर्जन को कम करने की  पहल

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IIT Kharagpur Researchers Aids to Green Construction to Reduce Global Warming

May 18, 2023, West Bengal, India: Climate change and green and sustainable growth have found top most importance in India’s G20 presidency this year. Not only India, but all the leading economies have spoken in one voice on it. To revolutionize green construction, a team from IIT Kharagpur, Department of Electronics and Electrical Communication Engineering, led by Prof. T.K Bhattacharyya, Scientist Dr. Jhimli Manna, Mr. Ayan Chatterjee, and Dr. Debmallya Das have developed and patented a Nano-Engineered Graphene derivative to reduce clinker factor from cement as well as concrete which can save the CO2 emission upto 25% annually. In addition, it will help to reduce the cost of cement production by approximately 2000 crore INR annually for the leading cement manufacturers whose annual production volume is 120 million tons. This is mainly achieved by reducing the cost incurred due to clinker production and energy consumtion, with an added advantage of green taxation.

Cement Industry is the second major contributor of CO2 emission [8%] which leads to global warming with more than 4.4 billion tons produced every year, a number that is expected to grow to 5.5 billion by 2050. This is due to the clinker production which is the main component of strength for cement. But we cannot essentially remove the clinker as lower clinker means lower strength. Hence the major challenge in developing green cement for all cement companies across the globe lies in reducing the clinker without compromising the strength of cement.

Nano-Engineered Graphene derivative contains a unique product fingerprint which helps in physical removal of clinker, enhancing strength by 25%. It also reduces water to cement ratio leading to water conservation specially beneficial for water starved areas. The product can be easily produced in large scale, hence can be seamlessly integrated into the existing industrial process flow, downsizing energy consumption. The nanoengineered graphene reinforced cement and concrete reduces crack propagation, enhances durability and resilience with lesser curing time without disrupting the current operating process. It can cater to the need of PPC, OPC, and slag based cement industries. The researchers  have successfully reduced clicker in industrial setting by up to 25% without compromising strength.

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“The CO2 emission during cement production increased steeply by 1.8% per year during 2015-2020. In this scenario, we must decarbonize its production to reduce the carbon footprint for a greener future and meet the commitment to deliver Netzero emmion by 2050. Almost all the national and international cement producing giants have focused their efforts in developing green cement using different strategies. A few of them have used clinker reduction strategies but till date none of them have declared a cement composition with physically reduced clinker which is the need of the hour. In this scenario, this technology is a breakthrough in revolutinizing green construction,” remarked Prof. T K Bhattacharyya, who is the professor at Department of Electronics and Electrical Communication Engineering, and head of Advanced Technology Development Centre, IIT Kharagpur.

The production of cement is the most carbon-intensive part which involves using fossil fuels to heat a mixture of limestone and clay to more than 1,400  °C in a kiln. When limestone (calcium carbonate) is heated, roughly 600 kilograms of carbon dioxide is released for every ton of cement produced.

The product has already been validated from two places. Firstly, it is tested in laboratory at the Civil Engineering Department at IIT Kharagpur and then MVP has been validated at the industrial testing laboratories of one of the major cement producing companies. A patent has also been filed and published.

  ग्लोबल वार्मिंग को कम करने के लिए सीमेंट उद्योग से हो रहे CO2 के उत्सर्जन को कम करने की  पहल
18 मई, 2023, पश्चिम बंगाल, भारत: जलवायु परिवर्तन और हरित और सतत विकास को इस वर्ष भारत की G20 अध्यक्षता में सर्वोच्च महत्व मिला है। भारत ही नहीं, बल्कि दुनिया की तमाम बड़ी अर्थव्यवस्थाएं इस पर एक स्वर में बोल चुकी हैं। हरित निर्माण में क्रांति लाने के लिए, प्रो. टीके भट्टाचार्य, वैज्ञानिक डॉ. झिमली मन्ना, श्री अयान चटर्जी, और डॉ. देबमाल्या दास के नेतृत्व में आईआईटी खड़गपुर, इलेक्ट्रॉनिक्स और इलेक्ट्रिकल कम्युनिकेशन इंजीनियरिंग विभाग की एक टीम ने नैनो-इंजीनियर का विकास और पेटेंट कराया है। सीमेंट के साथ-साथ कंक्रीट से क्लिंकर कारक को कम करने के लिए ग्राफीन व्युत्पन्न जो CO2 उत्सर्जन को सालाना 25% तक बचा सकता है। इसके अलावा, यह प्रमुख सीमेंट निर्माताओं जिनकी वार्षिक उत्पादन मात्रा 120 मिलियन टन है, के लिए सालाना लगभग 2000 करोड़ रुपये तक सीमेंट उत्पादन की लागत को कम करने में मदद करेगा। यह मुख्य रूप से हरे रंग के कराधान के अतिरिक्त लाभ के साथ क्लिंकर उत्पादन और ऊर्जा खपत के कारण होने वाली लागत को कम करके प्राप्त किया जाता है।
सीमेंट उद्योग CO2 उत्सर्जन [8%] का दूसरा प्रमुख योगदानकर्ता है, जो हर साल 4.4 बिलियन टन से अधिक उत्पादन के साथ ग्लोबल वार्मिंग का कारण बनता है, एक संख्या जो 2050 तक 5.5 बिलियन तक बढ़ने की उम्मीद है। यह क्लिंकर उत्पादन के कारण है जो सीमेंट के लिए ताकत का मुख्य घटक है। लेकिन हम क्लिंकर को अनिवार्य रूप से नहीं हटा सकते क्योंकि कम क्लिंकर का मतलब कम ताकत है। इसलिए दुनिया भर की सभी सीमेंट कंपनियों के लिए ग्रीन सीमेंट विकसित करने में बड़ी चुनौती सीमेंट की ताकत से समझौता किए बिना क्लिंकर को कम करना है।
नैनो-इंजीनियर ग्राफीन डेरिवेटिव में एक अद्वितीय उत्पाद फिंगरप्रिंट होता है जो क्लिंकर को भौतिक रूप से हटाने में मदद करता है, 25% तक ताकत बढ़ाता है। यह सीमेंट के अनुपात में पानी को भी कम करता है जिससे जल संरक्षण विशेष रूप से पानी की कमी वाले क्षेत्रों के लिए फायदेमंद होता है। उत्पाद को बड़े पैमाने पर आसानी से उत्पादित किया जा सकता है, इसलिए ऊर्जा की खपत को कम करके मौजूदा औद्योगिक प्रक्रिया प्रवाह में समेकित रूप से एकीकृत किया जा सकता है। नैनोइंजीनियर ग्राफीन प्रबलित सीमेंट और कंक्रीट दरार प्रसार को कम करता है, वर्तमान संचालन प्रक्रिया को बाधित किए बिना कम इलाज समय के साथ स्थायित्व और लचीलापन बढ़ाता है। यह पीपीसी, ओपीसी और स्लैग आधारित सीमेंट उद्योगों की जरूरतों को पूरा कर सकता है। शोधकर्ताओं ने ताकत से समझौता किए बिना औद्योगिक सेटिंग में क्लिकर को सफलतापूर्वक 25% तक कम कर दिया है।
“2015-2020 के दौरान सीमेंट उत्पादन के दौरान CO2 उत्सर्जन में प्रति वर्ष 1.8% की तेजी से वृद्धि हुई। इस परिदृश्य में, हमें हरित भविष्य के लिए कार्बन फुटप्रिंट को कम करने के लिए इसके उत्पादन को डीकार्बोनाइज करना चाहिए और 2050 तक नेटजीरो उत्सर्जन देने की प्रतिबद्धता को पूरा करना चाहिए। लगभग सभी राष्ट्रीय और अंतर्राष्ट्रीय सीमेंट उत्पादक दिग्गजों ने विभिन्न रणनीतियों का उपयोग करके हरित सीमेंट विकसित करने के अपने प्रयासों पर ध्यान केंद्रित किया है। उनमें से कुछ ने क्लिंकर कटौती रणनीतियों का उपयोग किया है, लेकिन आज तक उनमें से किसी ने भी शारीरिक रूप से कम क्लिंकर के साथ सीमेंट संरचना की घोषणा नहीं की है जो कि समय की आवश्यकता है। इस परिदृश्य में, यह तकनीक हरित निर्माण में क्रांति लाने में एक सफलता है,” प्रो. टी के भट्टाचार्य ने टिप्पणी की, जो इलेक्ट्रॉनिक्स और इलेक्ट्रिकल कम्युनिकेशन इंजीनियरिंग विभाग में प्रोफेसर हैं, और उन्नत प्रौद्योगिकी विकास केंद्र, आईआईटी खड़गपुर के प्रमुख हैं।
सीमेंट का उत्पादन सबसे अधिक कार्बन-सघन हिस्सा है जिसमें चूना पत्थर और मिट्टी के मिश्रण को भट्टी में 1,400  °C से अधिक गर्म करने के लिए जीवाश्म ईंधन का उपयोग करना शामिल है। जब चूना पत्थर (कैल्शियम कार्बोनेट) को गर्म किया जाता है, तो उत्पादित प्रत्येक टन सीमेंट के लिए लगभग 600 किलोग्राम कार्बन डाइऑक्साइड निकलती है।
उत्पाद को पहले ही दो स्थानों से मान्य किया जा चुका है। सबसे पहले, IIT खड़गपुर के सिविल इंजीनियरिंग विभाग की प्रयोगशाला में इसका परीक्षण किया जाता है और फिर MVP को प्रमुख सीमेंट उत्पादक कंपनियों में से एक की औद्योगिक परीक्षण प्रयोगशालाओं में मान्य किया गया है। एक पेटेंट भी दायर और प्रकाशित किया गया है।

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