Өнөөдөр дэлхийн нийт CO₂ ялгарлын 7–8%-ийг цементийн үйлдвэрлэл дангаараа эзэлж байна. Уур амьсгалын өөрчлөлтийн эсрэг дэлхий нийтээр 2050 он гэхэд нүүрстөрөгчийн ялгарлыг "тэг" (Net Zero) түвшинд хүргэх зорилт тавьсан нь тус салбарт технологийн томоохон шинэчлэлүүд хийгдсээр байна. 

Үйлдвэрлэлийн технологийн хувьсал 

Сүүлийн гучаад жилийн хугацаанд цементийн үйлдвэрлэл эрчим хүчний хэмнэлт болон байгаль орчны стандартад олон ахиц дэвшил гаргалаа. 1990-ээд онд нэг тонн цемент үйлдвэрлэхэд 1.4-1.6 тонн CO₂ ялгардаг байсан бол өнөөдрийн дэвшилтэт үйлдвэрүүдэд энэ үзүүлэлт 0.4-0.6 тонн болж буурсан байна. Мөн цахилгаан зарцуулалт 120 кВтц/т-аас 85 кВтц/т хүртэл, тоосжилтын хэмжээ 100 мг/м³-аас 10 мг/м³ хүртэл тус тус багасжээ.  

Өөрөөр хэлбэл, орчин үеийн технологи нь тоосжилтыг 10 дахин, CO₂ ялгаруулалтыг 2–3 дахин багассан байна. "Ногоон цемент"

Ногоон цемент (Green cement) гэдэг нь уламжлалт Портланд цемент-тэй харьцуулахад үйлдвэрлэл болон хэрэглээний явцад бага нүүрстөрөгч (CO₂) ялгаруулдаг, байгаль орчинд ээлтэй цемент юм. Өөрөөр хэлбэл, уламжлалт портланд цементтэй адил бетон үйлдвэрлэх боломжтой ч, байгаль орчинд үзүүлэх нөлөөг их хэмжээгээр бууруулсан хувилбар юм.  

Үүнийг тулд клинкер /цементийн гол түүхий эд буюу завсрын бүтээгдэхүүн/ - ийн орцыг багасгах эсвэл клинкер огт ашигладаггүй цемент үйлдвэрлэн CO₂ ялгарлыг багасгах зорилготой материал юм. Жишээлбэл, 

●    Холимог цемент (Blended cement): Клинкерийг багасгаж оронд нь  үнс (fly ash), Шлак (slag), Пуццолан материалыг ашиглаж CO₂ ялгаруулалтыг 30–50% бууруулж байна. 

Нэмэлт цементжүүлэгч материалууд (SCMs – Supplementary Cementitious Materials)

●   LC3 цемент (Limestone Calcined Clay Cement):  Клинкерийн хэмжээг 50% хүртэл бууруулж, оронд нь шатаасан шавар болон шохойн чулуу ашигладаг. Үүнийг олон улсад хамгийн түгээмэл хэрэглэгдэх технологи гэж үзэж байгаа юм. 

●   Геополимер цемент: Клинкер огт хэрэглэдэггүй бөгөөд fly ash, төмрийн үнс, алкали идэвхжүүлэгчээр орлуулдаг бөгөөд CO₂ ялгаруулалт 80–90% хүртэл бууруулна. Түргэн хаталт, өндөр бат бэхтэй төдийгүй химийн болон халуун тэсвэртэй гэдгээрээ онцлог. 

● Карбон шингээдэг цемент (Carbon-Curing Cement): Бетоны бэхжилтийн явцад CO₂-ийг шингээдэг технологи. Зарим технологи нь carbon-negative, буюу ялгарсан CO₂-ийг илүү шингээж,  материал нь илүү бат бөх болдог шинэлэг арга юм. Уламжлалт цемент нь 28 хоног бэхэждэг бол Карбон шингээдэг цемент нь 3 хоногийн дотор бэхжилт явагддаг байна. 

Карбон шингээдэг цемент болон уламжлалт цементийн ялгаа

Дижитал болон ухаалаг технологиуд

Ногоон цемент нь өөрөө нүүрстөрөгчийн ялгарлыг бууруулах зорилготой боловч энэ зорилтыг бүрэн хэрэгжүүлэхэд үйлдвэрлэлийн бүх үе шатыг ухаалгаар удирдах шаардлага гарч байна. Иймээс дэлхий даяар цементийн үйлдвэрүүд хиймэл оюун ухаан, өгөгдөлд суурилсан шийдэл, автоматжуулалт, ухаалаг хяналтын системүүдийг өргөн нэвтрүүлж эхэлжээ.

Юуны өмнө, цементийн үйлдвэрлэлийн хамгийн их эрчим хүч зарцуулдаг хэсэг болох клинкер шатаах процессыг оновчлохын тулд хиймэл оюун ухааныг ашиглаж байна. Орчин үеийн үйлдвэрүүдэд суурилуулсан алгоритмууд зуухны температур, түлшний зарцуулалт, түүхий эдийн найрлагыг бодит хугацаанд тооцоолж, хамгийн үр ашигтай горимыг автоматаар сонгодог. Үүний үр дүнд эрчим хүчний хэрэглээ буурч, CO₂ ялгаруулалт мэдэгдэхүйц багасдаг. Энэ нь ногоон цементийн гол зорилго болох нүүрстөрөгчийн бууралтыг зөвхөн материалын түвшинд биш, үйлдвэрлэлийн удирдлагын түвшинд шийдвэрлэж байгааг харуулж байна.

Сүүлийн үед "Lighthouse" буюу жишиг ухаалаг үйлдвэрүүд бий болж, Anhui Conch Group, Heidelberg Materials зэрэг дэлхийн томоохон компаниуд AI-г үйлдвэрлэлдээ нэвтрүүлж байна.

●   AI-ийн хэрэглээ: Бетоны найрлага зохиох (Meta-AI ашиглан), чанарын үзүүлэлтийг (Free lime, Blaine) Machine Learning алгоритмаар таамаглах, үйлдвэрлэлийн процессыг бүрэн автоматжуулах зэрэгт ашиглагдаж байна.

● Үр дүн: AI нэвтрүүлснээр CO₂ ялгарлыг жилд 4.9 мянган тонноор бууруулах боломжтойгоос гадна бүтээгдэхүүний чанар тогтворжиж, хөдөлмөрийн бүтээмж өсдөг.

Дэлхийн анхны "Lighthouse" цементийн үйлдвэр  “Tianyang Cement”

Мөн ухаалаг үйлдвэр буюу smart factory-ийн шийдлүүд цементийн салбарт эрчимтэй нэвтэрч байна. Үйлдвэрийн бүх тоног төхөөрөмжид суурилуулсан мэдрэгчүүд температур, даралт, чийгшил, чичиргээ зэрэг олон төрлийн өгөгдлийг тасралтгүй цуглуулж, төв системд дамжуулдаг. Энэ нь тоног төхөөрөмжийн эвдрэл, доголдлыг урьдчилан таамаглах боломж олгож, зогсолтгүй, тасралтгүй үйлдвэрлэл явуулах нөхцөлийг бүрдүүлдэг. Ингэснээр засвар үйлчилгээний зардал буурч, үйлдвэрлэлийн үр ашиг нэмэгдэхээс гадна илүү тогтвортой, хэмнэлттэй ажиллагаа бий болдог.

Дижитал шилжилтийн дараагийн чухал чиглэл бол дижитал ихэр (digital twin) технологи юм. Энэ нь бодит үйлдвэрийн виртуал загварыг үүсгэж, бүх процессыг компьютер дээр дуурайлган турших боломж олгодог. Жишээлбэл, шинэ төрлийн ногоон цементийн найрлага, түүхий эдийн харьцаа, эсвэл үйлдвэрлэлийн шинэ горимыг бодит үйлдвэрт нэвтрүүлэхээс өмнө виртуал орчинд туршиж, үр дүнг нь урьдчилан тооцоолох боломжтой. Ингэснээр эрсдэл буурч, инновац нэвтрүүлэх хурд нэмэгддэг.

Мөн нүүрс түлсэн уламжлалт цахилгаан энергийн эх үүсвэрийг байгалийн хий, био түлш, сэргээгдэх эрчим хүч рүү шилжүүлж, байгальд үзүүлэх сөрөг нөлөөг багасгах чиглэлд үйлдвэрүүд анхаарч байна. Орчин үеийн үйлдвэрүүд сэргээгдэх эрчим хүч (нар, салхи) болон алтернатив түлшийг түлхүү ашиглаж байна. Мөн зургаан шатлалт урьдчилан халаах систем, өндөр үр ашигтай босоо булт тээрэм (VRM) болон хаягдал дулаанаас цахилгаан үйлдвэрлэх технологиуд нь салбарын стандарт болон хөгжиж байна.

Цаашлаад нийлүүлэлтийн сүлжээ, логистикийн салбарт ч ухаалаг шийдлүүд нэвтэрч байна. GPS, өгөгдөлд суурилсан төлөвлөлт ашигласнаар тээврийн маршрутыг оновчлох, шатахуун зарцуулалтыг бууруулах, улмаар нийт CO₂ ялгарлыг багасгах боломжтой болжээ. Мөн blockchain зэрэг технологиудыг ашиглан цементийн түүхий эдийн гарал үүсэл, үйлдвэрлэлийн ил тод байдлыг хангах, ногоон бүтээгдэхүүний баталгааг нотлох шинэ боломжууд нээгдэж байна.

Монгол улсын хувьд ДЦС-аас үнс (fly ash) их хэмжээгээр гардаг учраас үүнийгээ ашиглан ногоон цемент үйлдвэрлэх боломжтой. Тийм ч учраас манай цементийн үйлдвэрүүд дэлхийн энэхүү инновацын жишигтэй хөл нийлүүлэн, нүүрстөрөгчийн ялгарал багатай "Ногоон цемент" болон дэгдэмхий үнс, байгалийн пуццолан нэмэлт ашиглах судалгааг эрчимтэй хийж байна. Энэ нь зөвхөн эдийн засгийн үр ашиг төдийгүй, байгаль орчинд ээлтэй барилгын салбарыг хөгжүүлэхэд чухал алхам болох юм.