水泥：在硬質產業中鋪就綠色之路 | 路透社

工人正在鋪設水泥道路，基礎設施對水泥的需求預計將大幅增長。路透社/Kevin Coombs 購買授權 許可，打開新標籤頁6月4日 - 水泥行業是全球最大的温室氣體污染源之一，佔全球排放量的7-8%，每年約26億噸。這使得減排變得至關重要。然而，它一直被視為最難脱碳的行業之一。

製造水泥不僅需要超過1400攝氏度的温度，而且這些主要由化石燃料產生的熱量的目的是從石灰石中釋放二氧化碳，製成熟料，再研磨成水泥。因此，水泥排放的一半以上來自熟料生產。

廣告 · 繼續滾動加劇這一問題的是，水泥需求預計將大幅增長，主要是在全球南方地區。

儘管如此，這個直到最近還被視為“難以減排”行業典範的領域，正開始朝着正確的方向邁進。

投資於使建築環境更可持續的公司的風險投資公司2150的聯合創始人Christian Hernandez表示，2020年分析水泥市場時，該領域的創新並不多。“但當我們最近重新進行材料分析時，已有超過60家公司參與低碳混凝土的研發。關鍵的是，在過去幾年中，資金已經到位，幫助擴大這些創新的規模。”

廣告 · 繼續閲讀IDTechEx技術分析師伊芙·波普表示，如今許多公司——包括水泥生產商和使用方——都設定了淨零排放目標。生產商方面，豪瑞集團、海德堡材料等大型企業均已加入。“這意味着必須解決水泥問題，因為其對全球排放的貢獻巨大。”

“可能使命夥伴關係"工業脱碳項目總監瑞秋·霍華德指出，雖然多種脱碳手段正在湧現，但目前僅有少數具備經濟可行性。

水泥廠煙囱羣。水泥生產需要高達1400攝氏度的温度使石灰石釋放二氧化碳以製造熟料。路透社購買授權許可，打開新標籤頁這些措施包括需求側的能效提升，如延長建築壽命、混凝土再利用和智能化設計，綜合可減少22%的排放量。

埃爾南德斯表示，最有效的解決方案之一就是直接用木材而非水泥建造房屋。其公司投資了盧森堡的LEKO實驗室，該機構運用人工智能和機器人技術設計木格結構，可替代混凝土（以及建築環境中另一種高碳排放材料——鋼材）建造任意規模的木結構建築，每棟住宅因此能減少數百噸二氧化碳排放。閲讀更多還有像海姆達爾和SeaChange這樣的公司正在探索創新方案，例如利用海水中的二氧化碳製造負碳石灰石。其他如Rondo和Antora等企業則通過熱能儲存技術提升水泥生產中可再生能源的使用比例，而Biomason和Prometheus Materials則利用細菌開發生物水泥。

該行業另外25%的二氧化碳排放能通過減少工藝排放、用更可持續的替代品取代熟料來消除。這些替代材料被稱為輔助膠凝材料（SCMs），主要來自其他工業的廢料，特別是燃煤電廠的粉煤灰和鋼鐵行業的高爐礦渣（GGBS）。

不過，儘管目前這些被稱為工業火山灰的材料庫存充足，但它們並非長久之計——尤其在歐洲，因為為減少排放，煤電和高爐正逐步淘汰。

更具前景的長期替代方案包括天然火山灰，但其僅分佈於法國中部等特定火山地區。全球可獲取的材料還包括再生混凝土和煅燒粘土，但開發煅燒粘土設施需投資粘土煅燒窯並配套採石場，這會增加生產成本。

一名工人揮舞大錘砸碎混凝土。回收混凝土和煅燒粘土是該行業長期脱碳的選擇之一。路透社/Rooney Chen霍華德表示，該行業超過一半的減排量必須來自燃料轉換、電力供應脱碳和碳捕集、利用與封存（CCUS）的組合措施。水泥窯的替代燃料選擇範圍廣泛，從稻殼或咖啡殼等農業廢料到廢舊輪胎等工業廢料。“這取決於當地可獲取的資源以及特定市場中回收的重要性，“IDTechEx的波普表示，“在歐洲，水泥窯60%的燃料是替代燃料，部分設施可接近100%使用替代燃料。”

若沒有CCUS技術，該行業將無法實現脱碳，但該技術目前成本高昂且規模有限。與此同時，水泥行業很可能成為CCUS設施發展的關鍵推動力。

世界水泥協會總監Fabien Charbonnel指出：“擴大該技術應用仍面臨諸多挑戰。CCUS需要在資本支出和運營支出上投入大量資金，並且需要完整的物流鏈來實現封存或再利用。”

該技術將捕集生產過程中的二氧化碳，用於封存或製造新型混凝土。例如加拿大的CarbonCure公司將二氧化碳注入混凝土中使其礦化。該公司表示，該工藝不僅封存了碳，還增強了混凝土強度，可在不影響材料性能的情況下減少用量，從而降低3-5%的排放。

總部位於英國的直接空氣捕獲（DAC）公司Mission Zero Technologies也認為，通過提供可與其他行業廢棄物結合以替代石灰石的二氧化碳，並用於“再碳酸化”廢棄混凝土以製造更強、更耐用的骨料用於新混凝土，該公司可以在減少水泥碳足跡方面發揮作用。

Mission Zero已與OCO Technology合作，在諾福克郡OCO的Wretham設施部署了一套DAC系統，該系統可回收多達250噸二氧化碳。Tim Hunt/MissionZero/Handout via REUTERS 購買許可 權利，打開新標籤頁與此同時，人工智能和其他數字技術正被應用於當今的水泥生產，以提高效率並立即減少排放。例如，初創公司Carbon Re正在捷克的海德堡水泥廠應用其人工智能工具，與工程巨頭ABB的先進過程控制技術一起，已使燃料使用減少了4%，排放減少了2%。

“這些工具配合得非常好，”ABB數字與過程工業全球負責人Sanjit Shewale表示，“除了減少排放外，它們還提高了水泥的質量和一致性，因為工廠運行更加穩定，同時也減少了浪費。”

ABB全球水泥業務部門經理博迪爾·雷克補充道，數字工具的使用可能會快速增長。“一旦你看到競爭對手應用數字（工具）並提升質量，它就會迅速流行起來，採用速度也會加快。”

“可能使命夥伴關係”組織的霍華德表示，該行業脱碳的關鍵在於整個價值鏈的合作，再加上政府幹預。

海德堡材料的佈雷維克工廠就是一個例子，這是世界上首個配備碳捕集與封存（CCS）的水泥廠，也是挪威政府“長船”項目的一部分，旨在展示工業源二氧化碳的捕獲、運輸和安全封存。

霍華德補充説：“國家支持機構在啓動項目並協調整個價值鏈的必要基礎設施方面具有真正的力量。”

“價值鏈的每個環節都存在學習曲線效應。我們需要這些效應現在就發生，因為考慮到水泥廠的壽命，我們距離205年僅剩一個投資週期。”

另一個關鍵要素是尋找低碳水泥的早期買家以推動需求。霍華德説：“你需要高度可靠的承購方——可能是政府。他們是水泥的大買家，因此這納入採購目標。可再生能源開發商對減少碳足跡非常感興趣，因此他們也可能成為早期買家，並支付綠色溢價。”

海德堡材料的佈雷維克工廠是世界上首個配備CCS的水泥廠，也是挪威政府“長船”項目的一部分。海德堡材料/路透社供圖購買許可權利，打開新標籤頁教皇補充説：“雖然政府策略如公共採購和脱碳監管最終將在刺激綠色水泥需求方面發揮最大作用，但私營部門的活動仍至關重要。關鍵例子包括氣候組織的混凝土零倡議，專注於為低碳產品創造市場，以及先行者聯盟，其承諾到2030年代表每年160億美元對新興氣候技術的需求。”該聯盟的首批供應商中心展示了到2050年實現全球脱碳所需的創新和新興水泥及混凝土產品，讓買家瞭解可用的選擇。其中一家被介紹的公司，劍橋電動水泥(CEC)，開發了世界上首個通過鋼鐵回收中使用的相同電弧爐處理來生產低碳再生水泥的工藝。預計今年將開始商業生產。監管也將對該行業的發展至關重要，例如法國關於隱含排放閾值的規定，要求從2030年起逐步減少排放。“這為建築行業明確了指定低排放產品的必要性。我們看到生產商和客户共同表示他們需要這個，”她指出。

但波普解釋道，解決方案與現有生產流程的兼容性同樣至關重要，這也是行業押注碳捕集利用與封存技術（CCUS）的原因之一。“水泥廠的使用壽命極長，且該行業極為保守。CCUS雖成本高昂，但無需改變現有水泥生產方式。最成功的脱碳水泥技術，將是那些對供應鏈和現有工廠影響最小的方案。”

不可否認，水泥行業仍處於可持續發展征程的起點，但與此同時，幾年前看似天方夜譚的變革如今已全面展開，整個價值鏈都湧現出創新解決方案。因此，未來幾年水泥行業的影響可能會發生翻天覆地的變化。

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