水泥行业现在需要一个突破

最严峻的气候挑战涉及全球大型产业，没有好的替代品。其中一种产生了我们脚下的物质混凝土．每年，我们每个人在美国消耗大约三分之一吨。快速增长的发展中国家使用的能源要多得多。在全球范围内，我们每年生产超过40亿公吨的波特兰水泥——混凝土的关键成分，造成了大部分的二氧化碳足迹——产生了超过5%的拟人化二氧化碳。

RMI对这一主题的研究表明，要有机会大幅减少行业足迹，实现我们的巴黎协议目标，就需要革命性的思维和重大颠覆——就像水泥行业的特斯拉一样。行业认可的传统手段是不够的。而且新型水泥必须非常便宜。我们发现了三个可能行得通的重要机会。

为什么水泥和混凝土这么大

找到一个新的、广泛适用的解决方案并不容易，因为世界需要这么多具体的东西。它是地球上最灵活、最便宜、最普遍使用的建筑材料。全球用水量唯一增加的就是水。

硅酸盐水泥的总体积约占混凝土重量的20%(其他主要成分是砂、骨料和水)，在过去20年里增长了两倍多(每年增长近6%)，其中大部分增长来自中国。

随着中国经济放缓，印度、土耳其和印度尼西亚等另一波国家可能会取代中国成为增长动力，如果必要的话，美国也会开始基础设施重建。全球水泥产量增长率可能会在很长一段时间内保持在2%到4%之间。

在发展中国家建造的新工厂比任何地方最老的工厂效率都要高得多，也比美国的平均水平好得多(印度全国水泥工业的平均二氧化碳排放量比美国低25%)。然而，最优秀的公司所取得的总体进步——在过去几年里每年大约0.5%的进步——甚至无法抵消它们自身的增长。并不是所有玩家都在努力。

生产标准硅酸盐水泥必须释放大量的二氧化碳，这有两种方式:燃烧燃料以产生所需的很高的窑温;通过石灰石加热时发生的煅烧化学反应。在效率最高的工厂，60%或更多的二氧化碳排放可能来自这种不可避免的化学反应。

虽然其他自然或废料如稻壳、石灰石、高炉矿渣和一些种类的粉煤灰可以部分代替硅酸盐水泥,硅酸盐水泥的标准化到一个小的和特定的高性能全球产品已经帮助它变得如此占主导地位。这种标准化对于任何特定的替代品来说都是一个巨大的障碍。

这个行业今天在做什么

就像任何一个存在了很长时间的行业一样，一些成熟的手段使其更高效，排放更少。问题是，它们是自愿的，由水泥可持续发展倡议(CSI)协调，除了稍微减缓工业二氧化碳排放的增长之外，它们做得还不够。竞彩足球app怎么下载CSI向其会员和全球水泥行业推荐如下:

• 工厂以及原材料和产品的好用的买球外围app网站运输都可以提高效率，无论是热电还是电力，最糟糕的工厂可以关闭。
• 工厂可以燃烧有机废物或生物质来加热窑炉(如在巴西，与水泥生产相关的低二氧化碳排放可能在世界上领先)。
• 补充胶凝材料(scm)，如粉煤灰，可以用来代替一些——通常是相当多的——硅酸盐水泥。
• 替代低碳化学物质，如氧化镁基水泥，使用特殊添加剂或简单地更明智和使用特定的混合可以减少所需的波特兰数量，以实现混凝土的特定性能。

所有这些都在世界上一些水泥市场上积极进行。主要参与者已经制定了排放强度目标，并使用了所有这些杠杆。然而，进展还不够快，而且可能永远都不够快。这在一定程度上是因为行业首先关注的是可靠性和产品质量，这使得引入任何变化都具有挑战性、缓慢和昂贵。

必须有证据证明新方法有效。此外，该行业是一个资产密集型行业，与收入和利润相比，有大量资金投入到工厂和设备上。更换工厂成本高昂，而行业现金流不足以迅速做出改变，同时满足投资者或政府所有者的资本成本。

改变也是缓慢的，因为大多数新工厂都建在发展中国家——通常不是尝试创新方法的好地方，因为需要现场专业知识来确保新的或不同的东西真正起作用。最后，行业动态有时会让事情变得缓慢。

例如，如果廉价的“脏”水泥可以从另一个国家进口而不被封堵或征税，很少有公司愿意投资于效率更高、“更环保”的水泥。这种“碳泄漏”在欧洲是一个特别的问题，因为欧洲邻近北非和中东，这些地方没有监管，可以通过地中海廉价运输产品。

加速水泥工业清理

根据CSI，该行业认为解决排放问题的方法是在经济的情况下使用杠杆，但继续大量排放，然后使用二氧化碳捕获和储存．CSI成员正在资助捕获和存储研究，但目前的方法都不会增加巨大的成本和风险。

局外人也在努力。一些新的研究公司，如Blue Planet、Skyonic和Solidia，正在验证混凝土本身吸收二氧化碳的技术，在预制混凝土产品等领域取得了一些进展。理想情况下，某种形式的碳捕捉技术将具有良好的经济效益，并能被迅速采用。

但与此同时，世界需要更多好的、经济上可行的选择，从而切实大幅减少排放。我们认为这可以来自三个方面。

1.提高最终使用效率

要降低混凝土的二氧化碳排放，关键是水泥。通过开发使用较少硅酸盐水泥的混凝土配方和设计使用较少钢材和混凝土的建筑，可以更有效地使用硅酸盐水泥。混凝土并不总是需要“富含”硅酸盐水泥。

由于当地砂和骨料的特性，混凝土配方是局部驱动的。此外，耐久性测试并不总是可靠的，所以建筑商更多地使用波特兰作为“保险”。很少有材料科学家从事混凝土方面的工作，而从事这些工作的科学家通常都得到了工业界的资助，因此他们可能不会研究如何显著减少硅酸盐水泥的使用。

然而，通过共同努力，更好地理解混凝土，并根据配方发明工具，准确预测混凝土性能，可以识别并标准化减少硅酸盐水泥用量的方法。研究如何改变建筑和基础设施的结构设计，使用更少的混凝土也可以提高效率。这两种方法都能产生重大影响，而且传播速度非常快——通过信息。

2.扩大scm的使用

补充胶凝材料是一个很棒的方法，工业已经在减少其二氧化碳足迹，更自然或最低限度加工的材料的开发将是一个巨大的飞跃。如今，市场上没有足够的补充胶凝材料愿意使用它们，有时它们的售价甚至比普通水泥还高。但是，新型scm确实即将出现。

现有的技术甚至可以使加工过的硅(砂)或火山岩成为高效水泥。

不幸的是，这些不涉及加热到高温或释放二氧化碳的技术，如今似乎被“困住”了，很少或没有来自行业的帮助参与。如果规模迅速扩大，它们可能会严重损害现有的波特兰水泥生产商，因此最有能力测试和利用它们的人反而会选择回避它们，尤其是在价格高昂的波特兰水泥市场或非洲部分地区等只允许进口的市场。

例如，机械活化技术已经被测试和开发了20多年，但没有得到行业的有效参与。但随着对减少碳污染的研究不断深入，这类技术可能很快就会问世。

3.与其他工艺协同处理水泥

理想情况下，水泥制造可以与其他过程，如电力甚至钢铁，共享其热量。在一个低碳的世界里，我们将不得不在将任何东西加热到高温时精打细算。在一些国家，生产水泥已经与焚烧某些有害物质结合在一起，而且这种趋势可能还会继续下去。

这个想法真的可以推广吗?从理论上说,是的。这可能是最令人兴奋的想法高贝利特硅酸盐水泥(PDF)该技术已经在中国的三峡大坝和其他大型、高强度应用中进行了测试，并在肯塔基大学(University of Kentucky)和麻省理工学院(MIT)进行了测试。用这些水泥制成的混凝土特别适合炎热、潮湿的气候和缺水的情况，因为它的固化方式。

这种胶结物可以由燃煤流化床废弃物、褐煤工厂废弃物和其他工业废弃物制成。许多人希望有一种方法将两个产品放在一起(PDF)会发展起来的。这种联合生产可以在能源使用和二氧化碳排放方面提供显著的净效益。

目前来看，其中一些想法可能有些牵强。但是快速行动的需要是非常具体的。由于各国政府购买了世界上大约一半的混凝土，根据巴黎气候协议，这种需求是非常明显的——或者说应该是这样。公共部门和其他客户应该要求行业更快地尝试新技术，并愿意增加他们的支持。

有针对性的研究努力——以及更丰富的测量和信息技术应用——可能会使这个相对落后的行业从一个明显的气候滞后者变成一个强有力的气候领导者。