Analiza wpływu na środowisko produkcji gipsu budowlanego z wykorzystaniem naturalnego gipsu i gipsu z odsiarczania spalin w polskich warunkach

Czernik, Sebastian; Hynowski, Mariusz; Michałowski, Bartosz; Piasecki, Michał; Tomaszewska, Justyna; Michalak, Jacek

doi:10.32047/CWB.2021.26.2.8

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Analiza wpływu na środowisko produkcji gipsu budowlanego z wykorzystaniem naturalnego gipsu i gipsu z odsiarczania spalin w polskich warunkach

Autorzy

Czernik Sebastian , Hynowski Mariusz , Michałowski Bartosz , Piasecki Michał , Tomaszewska Justyna , Michalak Jacek

Wybrane pełne teksty z tego czasopisma

http://www.cementwapnobeton.pl/

Identyfikatory

DOI

10.32047/CWB.2021.26.2.8

Warianty tytułu

Analysis of the environmental impact of the production of building gypsum using natural and flue gas desulfurization gypsum in the Polish context

Języki publikacji

PL EN

Abstrakty

Produkcja materiałów budowlanych związana jest ze zużyciem energii i surowców, w tym tych pochodzenia naturalnego. Ich wykorzystanie wiąże się z wytworzeniem znacznych ilości odpadów oraz emisją gazów cieplarnianych. Z tego względu, dla zrównoważonego rozwoju cywilizacyjnego, ważne jest ograniczenie odziaływania na środowisko wyrobów budowlanych. Gips to jedno z podstawowych spoiw mineralnych powszechnie stosowanych w budownictwie. W pracy porównano wpływ na środowisko gipsu budowlanego wytworzonego z surowca naturalnego oraz gipsu uzyskanego w procesie odsiarczania spalin. Analizie poddano dziewięć wskaźników oddziaływania środowiskowego: potencjał globalnego ocieplenia - GWP, potencjał uszczuplenia stratosferycznej warstwy ozonowej - ODP, potencjał zakwaszenia gleby i wody - AP, potencjał eutrofizacji - EP, potencjał tworzenia ozonu troposferycznego - POCP, potencjał uszczuplenia zasobów abiotycznych w przypadku zasobów niekopalnych - ADP-pierwiastki oraz zasoby kopalne - ADP-paliwa kopalne, całkowite zużycie zasobów odnawialnej energii pierwotnej - PERT oraz całkowite zużycie zasobów nieodnawialnej energii pierwotnej - PENRT. Większe wartości wszystkich rozpatrywanych wskaźników uzyskano dla gipsu budowlanego wytworzonego z surowca pochodzącego z procesów odsiarczania spalin. Ocenę oddziaływania środowiskowego przeprowadzono wykorzystując metodę oceny cyklu życia [LCA], korzystając z rzeczywistych danych produkcyjnych z roku 2017. Cykl życia będący przedmiotem analizy niniejszej pracy obejmował moduły od A1 do A3, to jest od wydobycia/uzyskania surowców aż do gotowego wyrobu, dostarczonego do bramy fabryki.

The production of construction products is associated with energy and raw materials consumption, including those of natural origin. Their use is associated with the generation of significant quantity of waste and the emission of greenhouse gases. Therefore, for the sustainable development of civilization, it is essential to reduce the environmental impact of construction products. Gypsum is one of the primary mineral binders, commonly used in construction. The study compares the effect on the environment of building gypsum made of natural raw materials and gypsum obtained in the flue gas desulfurization process. Nine environmental impact indicators were analyzed: global warming potential - GWP, stratospheric ozone layer depletion potential -ODP, soil and water acidification potential - AP, eutrophication potential - EP, tropospheric ozone formation potential - POCP, abiotic depletion potential for non-fossil resources - ADP-elements and fossil resources-ADP-fossil fuels, total use of renewable primary energy resources - PERT and total use of non-renewable primary energy resources - PENRT. Higher values of all considered indicators were obtained for building gypsum made of raw material from flue gas desulfurization processes. The environmental impact assessment was carried out using the Life Cycle Assessment [LCA] method and actual production data from 2017. The life cycle analyzed in this paper covered modules from A1 to A3, i.e., from the extraction/acquisition of raw materials to the finished product, delivered to the factory gate.

Słowa kluczowe

gips gips naturalny gips z odsiarczania gips syntetyczny gips odpadowy odsiarczanie spalin spoiwo mineralne oddziaływanie środowiskowe deklaracja środowiskowa wyrobu analiza cyklu życia

gypsum natural gypsum flue gas desulfurization gypsum synthetic gypsum waste gypsum flue gas desulphurization mineral binder environmental impact environmental product declaration life cycle assessment

Wydawca

Fundacja Cement, Wapno, Beton

Czasopismo

Cement Wapno Beton

Rocznik

2021

Tom

R. 26, nr 2

Strony

134--145

Opis fizyczny

Bibliogr. 43 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Czernik Sebastian

Research and Development Center, Atlas sp. z o.o., Lodz, Poland

autor

Hynowski Mariusz

Research and Development Center, Atlas sp. z o.o., Lodz, Poland

autor

Michałowski Bartosz

Research and Development Center, Atlas sp. z o.o., Lodz, Poland

autor

Piasecki Michał

Building Research Institute (ITB), Warsaw, Poland

autor

Tomaszewska Justyna

Building Research Institute (ITB), Warsaw, Poland

autor

Michalak Jacek

jmichalak@atlas.com.pl

Research and Development Center, Atlas sp. z o.o., Lodz, Poland

Bibliografia

1. D. W. Kingery, P. B. Vandiver, M. Prickett, The beginnings of pyrotechnology, part II: production and use of lime and gypsum plaster in the Pre-Pottery Neolithic Near East. J. Field Archaeol. 15(2), 219-243 (1988). https://doi.org/10.1179/009346988791974501.
2. T. Kawiak, Gypsum mortars from a twelfth-century church in Wiślica, Poland. Studies in conservation 36(3), 142-150 (1991). https://doi.org/10.1179/sic.1991.36.3.142.
3. S. Chłądzyński, Spoiwa gipsowe w budownictwie. Dom Wydawniczy Medium, Warszawa, 2008.
4. J. Szlugaj, W. Naworyta, Analiza zmian podaży gipsu w Polsce w świetle rozwoju odsiarczania spalin w elektrowniach konwencjonalnych/Analysis of the Changes in Polish Gypsum Resources in the Context of Flue Gas Desulfurization in Conventional Power Plants. Gospod. Surowcami Min. 31(2), 93-108 (2015). https://doi.org/10.1515/gospo-2015-0020.
5. Główny Urząd Statystyczny, Produkcja ważniejszych wyrobów przemysłowych. https://stat.gov.pl/obszary-tematyczne/przemysl-budownictwo-srodki-trwale/przemysl/produkcja-wazniejszych-wyrobow-przemyslowychw-lutym-2021-roku,2,107.html (accessed 23.03.2021).
6. Z. Chrzanowski, B. Baran, M. Dudziak, R. Katzor, Polska jako potencjalne źródło ubocznych produktów spalania (UPS) dla rynków europejskich. (in Polish). XXVI Międzynarodowa Konferencja Popioły z energetyki, 08-10.10.2019, Sopot, Poland.
7. Bielecka, J. Kulczycka, Coal Combustion Products Management toward a Circular Economy - A Case Study of the Coal Power Plant Sector in Poland. Energies 13(14), 3603 (2020). https://doi.org/10.3390/en13143603.
8. European Commission. The European Green Deal. Brussels, Belgium, 2019.
9. Ministerstwo Aktywów Państwowych. https://www.gov.pl/web/aktywa-panstwowe/w-katowicach-o-transformacji-gornictwa (accessed 23.03.2021).
10. European Coal Combustion Products Association e.V. http://www.ecoba.com/news,document.html?id=68 and http://www.ecoba.com/ecobaccpprod.html.
11. G. Kowalczyk, Mniej spalonego węgla to problem dla branży budowlanej. dziennik.pl. https://gospodarka.dziennik.pl/news/artykuly/7797527,wegiel-branza-budowlana-gips-cement.html (accessed 23.03.2021).
12. Z. Yichao, W. Ying, Z. Jinghai, L. Jiaxi, L. Tong, Basic characteristics and comprehensive utilization of FGD gypsum. IOP C Ser. Earth Env. 510(5), 052002 (2020). https://doi.org/10.1088/1755-1315/510/5/052002.
13. Y. Ma, Q. Nie, R. Xiao, W. Hu, B. Han, P. A. Polaczyk, B. Huang, Experimental investigation of utilizing waste flue gas desulfurized gypsum as backfill materials. Constr. Build. Mater. 245, 118393 (2020). https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.118393.
14. European Committee for Standardization (CEN). EN 13279-1:2008 Gypsum binders and gypsum plasters – Part 1: Definitions and requirements. Brussels, Belgium, 2008.
15. Regulation (EU) No. 305/2011 of the European Parliament and of the Council. https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=CELEX:32011R0305 (accessed 23.03.2021).
16. European Committee for Standarization. EN 15804:2012. Sustainability of construction works - Environmental product declarations - Core rules for the product category of construction products. Brussels, Belgium, 2012.
17. T. Brinkmann, L. Metzger, Ecological assessment based on environmental product declarations. In Sustainable Productio. in: F. Teuteberg, M. Hempel, L. Schebek (eds) Progress in Life Cycle Assessment 2018. Sustainable Production, Life Cycle Engineering and Management. Springer, Cham. 2019). https://doi.org/10.1007/978-3-030-12266-9_2.
18. J. Anderson, A. Moncaster, Embodied carbon of concrete in buildings, Part 1: Analysis of published EPD. Build. Cities 1(1), 198-217 (2020). http://doi.org/10.5334/bc.59.
19. B. Waldman, M. Huang, K. Simonen, Embodied carbon in construction materials: a framework for quantifying data quality in EPDs. Build. Cities 1(1), 625-636 (2020). http://doi.org/10.5334/bc.31.
20. B. M. Galindro, S. Welling, N. Bey, S. I. Olsen, S. R. Soares, S.-O. Ryding, Making use of life cycle assessment and environmental product declarations. A survey with practitioners. J. Ind. Ecol. 24, 1-11 (2020). https://doi.org/10.1111/jiec.13007.
21. J. Tomaszewska, Gospodarka materiałowa w dobie transformacji gospodarczej/Material management in the face of the economic transformation. Mater. Bud. 3, 36-38 (2021). https://doi.org/10.15199/33.2021.03.06.
22. G. L. F. Benachio, M. D. C. D. Freitas, S. F. Tavares, Circular economy in the construction industry: A systematic literature review. J. Clean. Prod. 260, 121046 (2020). https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.121046.
23. J. Tomaszewska, Polish Transition towards Circular Economy: Materials Management and Implications for the Construction. Sector. Materials 13(22), 5228 (2020). https://doi.org/10.3390/ma13225228.
24. J. Michalak, B. Michałowski, Understanding of Construction Product Assessment Issues and Sustainability among Investors, Architects, Contractors and Sellers of Construction Products in Poland. Energies, 14(7), 1941 (2021). https://doi.org/10.3390/en14071941.
25. C. Meschede, The Sustainable Development Goals in Scientific Literature: A Bibliometric Overview at the Meta-Level. Sustainability, 12(11), 4461 (2020). https://doi.org/10.3390/su12114461.
26. S. Czernik, M. Marcinek, B. Michałowski, M. Piasecki, J. Tomaszewska, J. Michalak, Environmental Footprint of Cementitious Adhesives - Components of ETICS. Sustainability 12(21), 8998 (2020). https://doi.
27. L. Czarnecki, D. Gemert, Innovation in construction materials engineering versus sustainable development. Bull. Polish Acad. Sci. Tech. Sci. 65(6) 765-771 (2017). https://doi.org/10.1515/bpasts-2017-0083.
28. F. Pomponi, R. Crawford, A. Stephan, J. Hart, B. D’Amico, The ‘building paradox’: research on building-related environmental effects requires global visibility and attention. Emerald Open Res. 2(50), 50 (2020). https://doi.org/10.35241/emeraldopenres.13838.1.
29. B. Ströbele, T. Lützkendorf, Communicating environmental information: rethinking options for construction products. Build. Res. Inform. 47(6), 681-696 (2019). https://doi.org/10.1080/09613218.2018.1521191.
30. S. Mjakuškina, M. Kavosa, I. Lapiņa, Achieving Sustainability in the Construction Supervision Process. J. Open Innov. Techn. Market Complex. 5(3), 47 (2019). https://doi.org/10.3390/joitmc5030047.
31. Building Research Institute (ITB). ITB-EPD General PCR Annex A v1.4 PN-EN 15804+A1:2014-04 Based. Warsaw, Poland, (2014).
32. International Organization for Standardization (ISO). ISO 14025:2006 Environmental Labels and Declarations-Type III Environmental Declarations-Principles and Procedure. Geneva, Switzerland, (2006).
33. Dolina Nidy. Environmental Product Declaration, Construction gypsum, synthetic gypsum and anhydrite. Certificate No. 084/2019. Warsaw, Poland, (2019).
34. J. C. Lee, S. L. Bradshaw, T. B. Edil, C. H. Benson, Quantifying the benefits of flue gas desulfurization gypsum in sustainable wallboard production. In World of Coal Ash (WOCA) Conference, pp. 9-12, Denver, USA, (2011).
35. Z. G. Peng, L. L. Ma, X. Z. Gong, Comparison of life cycle environmental impacts between natural gypsum board and FGD gypsum board. Key Eng. Mater. 599, 15-18 (2014). https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.599.15.
36. J. Fořt, R. Černý, Carbon footprint analysis of calcined gypsum production in the Czech Republic. J. Clean. Prod. 177, 795-802 (2018). https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2018.01.002.
37. M. A. Pedreño-Rojas, J. Fořt, R. Černý, P. Rubio-de-Hita, Life cycle assessment of natural and recycled gypsum production in the Spanish context. J. Clean. Prod. 253, 120056 (2020). https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.120056.
38. A. Jiménez-Rivero, J. García-Navarro, Management of end-of-life gypsum in a circular economy. In Advances in Construction and Demolition Waste Recycling; Woodhead Publishing: New York, 69-79 (2020).
39. E. Baran, S. Czernik, M. Marcinek, B. Michałowski, M. Piasecki, J. Tomaszewska, J. Michalak, Quantifying Environmental Burdens of Plasters Based on Natural vs. Flue Gas Desulfurization (FGD) Gypsum. Sustainability 13(8), 4298 (2021). https://doi.org/10.3390/su13084298.
40. International Organization for Standardization (ISO). ISO 14067:2018 Greenhouse gases - Carbon footprint of products - Requirements and guidelines for quantification. Geneva, Switzerland, (2018).
41. P. Ochal, T. Jadczys zyn, B. Jurga, J. Kopiński, M. Matyka, A. Madej, A. Rutkowska, B. Smreczak, M. Łysiak, Środowiskowe aspekty zakwaszenia gleb w Polsce. Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa, Puławy, (2017).
42. W. Shanks, C. F. Dunant, M. P. Drewniok, R. C. Lupton, A. Serrenho, J. M. Allwood, J. M. How much cement can we do without? Lessons from cement material flows in the UK. Resources, Conserv. Recycling, 141, 441-454 (2019). https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2018.11.002.
43. Stowarzyszenie Producentów Cementu. Environmental Product Declaration III Type No 116/2020, Cements CEM I, CEM II, CEM III, CEM IV, CEM V Produced in Poland, Cracow, Poland, (2020).

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-7ee1428c-df73-4b2f-8e1e-ebf872a0ac2d