水泥制造行業正在嘗試通過創新減少排放，但是面臨的挑戰依然嚴峻，凱瑟琳·厄爾利報道。

　　雖然水泥無處不在，但是平時并不會引起我們過多的思考。這種粉狀物質是混凝土的關鍵成分，曾被稱為“地球上破壞性最強的物質”。

　　水泥貢獻了全球碳排放量的7%。如果把整個水泥行業看作一個國家，那么它將成為僅次于中國和美國的第三大碳排放國。

　　英國智庫查塔姆研究所去年發布的一份報告顯示，要想完成《巴黎協定》目標，水泥行業必須在2030年前至少消減16%的年排放量。

　　但是，未來30年的全球經濟增長，尤其是發展中國家的經濟增長，預計會推動全球水泥年需求量大幅提升。查塔姆研究所指出，中國目前是全球最大的水泥制造商，緊跟其后的印度和歐盟國家與中國的產量相比仍有較大差距。

　　水泥行業如何降低排放？

　　水泥行業減少碳排放的方式有很多，比如改變原料，提高泥窯效率，或者利用生物能源（比如利用廢熱發電）供電等等。

　　查塔姆研究所指出，替換化石燃料、提高泥窯效率等措施已經將全球水泥生產的單位（噸）二氧化碳排放量削減了18%。但是由于1990年以來市場需求增長了兩倍，水泥行業的總體排放量仍然出現了大幅提升。

　　其中一多半排放來自水泥所需的熟料生產，由于這個化學反應產生的一個副產品就是二氧化碳，所以這部分二氧化碳是不會因為改變燃料結構或提高生產效率而減少。

　　2010-2015年水泥生產與排放

　　數據來源：作者根據奧利弗等人（2016） 《全球二氧化碳排放趨勢：2016年報告》中的數據分析而來。

　　工程咨詢公司莫特·麥克唐納表示：“即便回收了所有的廢熱，替換了所有的化石燃料，石灰轉化為熟料的過程仍然會產生二氧化碳。長期來看，我們要么需要為水泥行業建立碳捕集和封存（CCS）機制，要么尋找其他替代材料?！?/p>

　　粉煤灰是煤炭燃燒的一種副產物，添加這種物質可以減少水泥中熟料的比例。查塔姆研究所表示，這種所謂的“高混合”水泥能夠將水泥生產過程的碳排放減少四分之三。

　　全球水泥和混凝土協會（GCCA ）表示，碳捕集和封存（CCS）技術在中短期內是“必不可少的”，因為現代水泥廠的運轉已經基本接近或達到理論效率的極限。

　　碳中性混凝土的生產

　　德國的海德堡水泥公司（HeidelbergCement）是全球第二大水泥生產商，全球第三大預拌混凝土生產商。像其他水泥公司一樣，海德堡公司也正在研究和開發新的技術和工藝。2019年5月，海德堡公司宣布計劃“最晚”在2050年生產出碳中性混凝土，這個目標已經通過了“科學碳目標”（SBTi）標準的評估，同時也符合《巴黎協定》提出的將全球升溫控制在2攝氏度以內的目標。

　　“科學碳目標”（SBTi）由聯合國全球契約（UN Global Compact）、多家非政府組織、以及世界資源研究所、世界自然基金會（WWF）和碳信息披露項目（CDP）共同運營，主要為投資者提供商業氣候風險方面的數據。目前，全球大約有200家企業的二氧化碳減排目標得到了該機構的批準，但海德堡水泥公司是首家來自水泥行業的企業。

　　海德堡水泥公司在德國Lengfurt鎮的工廠。

　　海德堡公司將研究重點放在二氧化碳封存和使用上。目前，該公司已經開發了一種“再碳酸化”的工藝，將混凝土循環再利用到能夠吸收二氧化碳的水泥細粉中，然后將這種原料用于新的水泥和混凝土生產。

　　此外，海德堡水泥公司還計劃在挪威布雷維克建造全球第一座零排放的水泥廠。目前，Norcem水泥廠（挪威水泥制造商、海德堡水泥公司子公司）已經成功地用廢紙、紡織布料、塑料和有害垃圾等廢棄物替代了70%的生產燃料?？偟膩砜?，這會讓這座水泥廠的整體二氧化碳排放減少三分之一左右。

　　為減少熟料生產過程中排放的二氧化碳，海德堡公司計劃啟用碳捕集和封存技術。如果首期項目能夠成功捕獲工廠一半的排放量，海德堡公司計劃將實現100%碳捕集與封存。這座工廠的建設依靠的是公共資金，相關可行性研究結果將于今年8月出爐，并將最終決定政府投資與否。如果項目獲批，全面碳捕集將從2024年開始啟動。

　　水泥行業減排整體進展

　　行業組織也在研究二氧化碳減排的問題。全球水泥與混凝土協會（GCCA）鼓勵成員機構按照2018年頒布的《可持續憲章》（Sustainability Charter）采取行動。這就要求協會正式成員機構在氣候變化與能源、環境與自然、以及循環經濟5個方面全面落實可持續性倡議。此外，他們還要制定氣候變化減緩戰略，發布減排目標，匯報減排進展，并與其他會員機構分享減排經驗。

　　然而，碳信息披露項目（CDP）去年發布的一份分析警告稱，如果不能將減排量增加一倍以上，水泥行業很可能無法完成《巴黎協定》的減排目標。分析認同碳捕集和封存（CCS）對水泥行業的重要性，但此類項目大多處于試驗階段，除海德堡水泥公司外，其他企業取得的進展都很有限。

　　查塔姆研究所的研究同時評估了水泥行業目前的創新情況，通過對過往14年的4500份專利進行分析后發現，創新的成果非?？捎^，尤其是在熟料替代和新型水泥生產方面。

　　分析還顯示，中國在水泥研究和開發方面的資金投入遠超其他國家，專利申請量也處于領先地位，因此將成為水泥行業的創新中心。

　　研究人員指出：“從去碳化的角度來看，這種趨勢非常令人振奮，因為中國預計將繼續占據全球水泥生產的主要份額?！?/p>

　　但是該研究也指出，上述專利商業轉化的數量并不多，而且沒有一項得到廣泛應用。

　　開發用于脫碳水泥的新材料和新技術還要克服很多困難。查塔姆研究所指出，少數主導著這個行業的大型水泥生產商都對挑戰現有商業模式的新產品持謹慎態度。這些生產商很有可能會對此類產品能否達到規?；a產生質疑。與此同時，建筑師、工程師、承包商和客戶也會更多地考慮安全性，而不是碳減排。

　　碳信息披露項目（CDP）投資者研究部門負責人卡羅爾·費格森認為，監管可以推動必要的變革?！斑^去，建筑監管和建筑物環境證書主要關注建筑物在使用期間的排放，但是近年來人們逐步開始從項目早期關注建筑內含的碳排放。”

　　內含碳排放是指在建筑物建設過程中產生的碳排放。英國已經試圖將這種排放納入本國政策之中。比如，英國建筑研究院環境評估方法（BREEAM）提出的建筑標準就將這種碳排放納入了基礎設施和建筑物可持續性評測標準中，并根據標準對建筑物進行評測，并依照評測結果對其進行評級。建筑項目內含碳排放降低會增加該建筑項目的評分，去年該研究院對標準進行了更新，減少碳排放所獲得的“獎勵”分值在增加。據碳信息排放項目（CDP）介紹，這表明英國建筑研究院環境評估方法對建筑物內含碳排放的重要性有了更廣泛的認識。

　　政策干預能夠推動行業減排。對此，海德堡水泥公司發言人表示認同。他指出：“建筑規范（針對建筑物設計、建造和材料使用的監管條例）需要進行調整。而且如果有激勵或監管機制推動低碳建筑材料的使用，那顯然會大有助益?！?/p>