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我们有几种选择。有人能在价格上竞争吗？
关于水泥和钢铁的“绿色溢价”对最终产品（如建筑和汽车）价格的影响。
在该分析中，我使用了一个相当标准的成本估算，即在水泥生产中增加碳捕获和储存（CCS）所带来的额外成本。
当然，前提是CCS是我们的选择。10年前，这似乎是理所当然的。关于如何实现低碳水泥，没有太多其他解决方案。但现在已经不是这样了。实际上，以相同的价格或更便宜的价格生产“绿色水泥”是可能的。
我是斜杠青年，一个PE背景的杂食性学者！♥致力于剖析如何解决我们这个时代的重大问题！♥使用数据和研究来了解真正有所作为的因素！
这似乎是这样做的最佳时机。上上周，在盖茨的突破性能源峰会上，有一堆创新公司试图解决这些问题。会议围绕低碳水泥主题进行交流。简要介绍全球水泥以及我们的脱碳方案。
没有二氧化碳排放就不可能生产传统水泥
全世界每年生产约40亿吨水泥。这种生产不太可能放缓太多：低收入和中等收入国家的收入将增长，未来几十年全球数十亿人将从农村转移到城市地区。世界将建造很多东西。
水泥行业的 二氧化碳排放量约占全球二氧化碳排放量的7%。如果将所有温室气体都包括在内，则约为 5%。
这种 CO2 以两种方式产生。 40%的排放来自对热量的需求。水泥是由石灰石在非常高的温度下生产的。目前，化石燃料被用来产生这些高温。这是工业能源脱碳的问题。
另外60%直接来自过程本身。要理解这一点，我们需要查看反应中发生的化学式和转化。
为了制造水泥，我们采用石灰石，即碳酸钙（CaCO3）。我们在非常高的温度（大约1500°C）下搅拌，以获得两种产品。氧化钙 （CaO） 是水泥的核心成分，CO 2 是副产品。
因此，我们有以下几点：
根本不可能在不排放 CO 2 作为副产品的情况下进行这个过程——使用石灰石制造水泥。
这是水泥面临的根本气候挑战。
知道了这一点，有三个主要的解决方案可以减少水泥的排放。我们要么：
1.减少水泥的使用
2.保持当前流程，但在链的末端处理 CO 2
3.寻找制造水泥的新工艺。
让我们看看每个的前景。
选项 1：使用更少的水泥和更多的补充胶凝材料 （SCM）
“少用水泥”可以解释为“少建东西”。虽然可能有一些余地，但在这里并不是要决定世界上应该有多少建筑物、桥梁、道路、风力涡轮机和其他基础设施。
不管你喜不喜欢，未来50年世界将使用大量水泥，因此我们需要找到另一种脱碳方式。
但是，您可以使用更少的水泥建造相同数量的东西。那是因为我们真的是用混凝土而不是水泥来建造东西。这些术语很容易互换使用，但它们并不相同。水泥是一种成分。将其与水、沙子、砾石和其他材料混合，即可得到混凝土。
这些其他材料通常被称为“补充胶凝材料”（SCM）。
我们会在混凝土中使用更少的水泥，而是用这些其他材料来填充它。有趣的是，各国已经使用不同浓度的水泥。欧洲和美国往往比其他国家使用更多，因此实力没有太大的提升。
这不会让我们的排放量完全为零，因为我们仍然会使用一些水泥。但它可以大大削减它们。低碳水泥和混凝土联盟研究了将欧洲混凝土中水泥浓度从2020年的78%降低到2050年的60%、50%或40%的影响。这将使二氧化碳排放量减少 28%、40% 或 52%。
这里最大的障碍是建筑法规和建筑规范。该行业（正确地）对哪些材料可以和不能使用哪些材料来确保建筑物、桥梁和其他基础设施的安全有严格的规定。对混凝土中必须使用何种浓度和混合的水泥有规定。
为了使用这些新的混凝土混合物，各国需要看到建筑规范的变化。当然，安全需要是重中之重，但如果这些公司能够证明较低的水泥浓度与我们今天使用的水泥浓度一样强，那么它可能是一个几乎可以立即减少排放的解决方案。这可能是限制该行业排放的理想方式，而零碳解决方案需要时间来扩大规模。
Ecocem 是一家试图推动这一进程的公司。
备选方案2：碳捕集与封存（CCS）
下一个解决方案保留了我们今天拥有的当前工艺，但在链的末端捕获了 CO 2。然后，您可以将其运输并储存在地下，因此不会进入大气层。或者将其重新注入水泥中，并储存在那里。一家名为CarbonCure的公司正在对最后一种解决方案进行创新。
这与碳捕集与封存（CCS）发电方案的概念相同。无法摆脱煤电厂或天然气电厂？从烟囱中捕获 CO2 并阻止其释放到大气中。
对于水泥来说，这在技术上应该是可行的，但它们可能无法捕获所有的二氧化碳。如今，许多CCS工厂的设计目标是捕获90%的碳捕获率;达到100%的成本可能非常高，而且回报率会大幅递减。其他一些研究表明，实际捕获率甚至低于90%。尽管如此，我认为水泥厂将能够捕获大部分二氧化碳，即使他们今天没有这样做。
最大的障碍是成本。
在现有水泥厂上建造碳捕获基础设施需要资金。几乎不可能让它比没有它运行工厂更便宜。
这就是“绿色溢价”的来源：CCS设备的额外成本。几年前的估计是，这一溢价约为75%。1 一些在这个领域工作的公司——比如莱拉克2– 假设他们将其降至每吨 40 美元。3 他们提出的论点是，水泥工艺本身产生的热量可以回收并用于驱动一些捕获过程。这应该 使它比CCS发电便宜一些。在这些工厂建成之前，很难验证真正的价格标签。
CCS可以说是当今最成熟的水泥脱碳技术，但其缺点是成本。如果没有一个体面的碳价格，它就不太可能与传统水泥相比具有成本竞争力。
选项 3：使用不同的源岩
一些公司正在朝着相反的方向解决水泥问题。
与其试图在链条末端解决问题——一旦 CO2 被生产出来——为什么不首先尝试阻止它的产生呢？
使用石灰石 （CaCO3） 作为水泥会使 CO2 不可避免。但也许我们根本不需要使用石灰石。如果我们使用不排放碳的源岩，那么就没有什么可以擦洗的了。
硫磺公司 正在创新，使用玄武岩或其他硅酸钙（Ca2SiO4）岩石作为来源。好消息是，玄武岩是地球上最丰富的地表岩石——它比石灰石多得多——所以不应该担心短缺或供应链风险，而且它应该相当便宜。
硅酸钙产生氧化钙 - 与传统水泥中使用的成分相同 - 但没有任何 CO2 副产品。那是因为里面没有碳。相反，它会生成其他真正有用的产品。
首先，我们在备选方案 1 中谈到的“补充胶凝材料”（SCM）。这将减少对钢铁或煤渣等其他行业投入的依赖。其次，它产生镁化合物，实际上可以吸收和去除大气中的二氧化碳。硫磺声称其整个过程实际上是负碳的。让我们看看一旦这些进程大规模运行，这是否成立。
结合这些优势——丰富的源岩、无需捕获的碳和有价值的副产品——我们可能拥有一种清洁的水泥解决方案，即使不是比传统水泥更便宜，也具有成本竞争力。在我看来，这是生产低碳水泥的最有前途的选择，没有任何绿色溢价。
它可能有一些监管障碍需要克服——我们将改变已经使用了 150 多年的水泥工艺。但原则上，生产的水泥在化学和结构上应该与传统水泥相同，所以这应该很容易克服。
这里的主要障碍是规模。硫磺已经在实验室规模上证明了这项技术。他们现在正在建设一个试验工厂，可能还需要一段时间才能实现商业化。请记住，水泥行业的规模为十亿吨，因此即使他们在这些早期阶段设法生产了100万吨，这仍然是一小部分。
这与其他领域的创新没有什么不同。它通常需要十多年的时间才能扩大规模。但是，如果您有一个有效且负担得起的解决方案，那么它就会开始飞行。
我们可能需要多种方法
我在下图中总结了这三个选项。请注意，我上面提到的公司和方法并不详尽。我敢肯定，这个领域还有其他创新者正在开发略有不同的解决方案。
选择一个“最爱”或全力以赴的一个概念是很诱人的。那将是一个错误。
像硫磺这样的创新可能还需要十多年的时间才能登上全球舞台。这并不意味着我们应该坐以待毙。与此同时，我们可以通过使用较低浓度的水泥（选项1）来降低排放，或者使用CCS改造现有的水泥基础设施（选项2）。
手工挑选一种解决方案是我们没有的奢侈品。
水泥是“难以减排”的行业之一，让人们对净零排放持悲观态度。十年前，这似乎是一个不可逾越的挑战。现在不是了。很难，是的。但并非不可能。
参考文献：
1.
https://www3.weforum.org/docs/WEF_Net_Zero_Tracker_2023_CEMENT.pdf
https://rmi.org/five-insights-on-the-concrete-and-cement-industrys-transition-to-net-zero/
https://www.breakthroughenergy.org/our-approach/the-green-premium/
2
这代表“低排放强度石灰和水泥”。
3
这是克里斯·古道尔（Chris Goodall）在与其首席执行官丹·雷尼（Dan Rennie）交谈后所著的《可能》一书中的估计。
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