我们使用超过40亿吨的水泥,每年近30亿吨的CO2排放生产它。然而,我们不能没有这个材料。
这是公司正在努力减少其对环境的影响。这无疑是一个对我们所有人最熟悉的存在。在医院就在我们身边,当我们出生。这是我们开学的第一天,几乎可以肯定在我们工作的第一天或当我们把我们的第一次飞行。混凝土也许是人类世的独特标志。几年前,《卫报》称其为“地球上最具有破坏性的材料。”And yet Vaclav Smil, a member of the Canadian Academy of Science, estimates that if the floors of the world’s poorest homes were made from cement instead of earth, parasitic diseases would decrease by 80 percent.
混凝土是世界上最消耗材料,根据苏黎世理工,已经有大约9000亿吨铸造工业革命以来(相当于倒1米的混凝土层在整个伊拉克)。
混凝土也许是人类世的独特标志。
这对生态系统的影响是不难想像的。近年来,全球生产的水泥(正如我们所见,不是一样的混凝土)刚刚超过40亿吨/年(1995年低于20亿)。中国是最大的生产国和22亿吨。在常态的情况下,根据英国的皇家国际事务研究所(查塔姆研究所),全球水泥生产,由于日益增长的城市化和基础设施项目经济发达程度较低的国家,将达到每年50亿吨在未来30年。
水泥是什么?
让我们从头开始。早期形式的水泥已经使用在古代——你可能记得在学校学习关于石灰砂浆的混合和火山灰罗马人用于作品caementitium建立渡槽。现代变体成立于1824年,当时的英国人约瑟夫Aspdin专利波特兰水泥,基于当前几乎所有类型的水泥。水泥是什么?从本质上讲,它是一种粘结剂时,激活与水(液压粘合剂)。
它可以由泥灰土、石灰岩、粘土,加热到2642度(熔岩的温度),导致煅烧,石灰石分解成氧化钙和二氧化碳。由此产生的材料被称为熟料,地面,混合着粉笔,成为水泥。煅烧和能源使用,生产一吨水泥结果的近似排放1吨的二氧化碳到大气中。的沙子和砾石水泥生产混凝土(称为聚合)。1立方米的混凝土大约需要300公斤的水泥,骨料的一立方米和120公升的水。
从原材料到水:水泥行业的消费
建设部门负责所有原材料的消耗约50%的全球提取,达到每年420亿吨(140亿年一座山的重量由路虎发现suv)。
一吨的二氧化碳为每公吨水泥远离所谓气候友好型活动。事实上,水泥行业负责大约5 - 9(根据估计)的总百分比人为排放,在化工、比金属加工或航空更有效。“28亿吨,如果水泥行业是一个国家,那将是世界上第三大二氧化碳排放国,仅次于美国和中国,”《卫报》。尽管减少能源消耗,加剧了窑,以便达到几乎2732度或多或少需要全球能源消费的5%。
看生产过程,我们可以专注于水:几乎每吨熟料需要500升。根据发表在《自然》杂志的一项研究中,这个占全球工业用水的9%。“水的需求是巨大的,特别是繁重的这些地区的地球并不拥有充足的淡水,”哥伦比亚大学的基督教Meyer说。“混凝土行业使用每年大约有10亿立方米的水。”
28亿吨,如果水泥工业是一个国家的话,它将是世界上第三大二氧化碳排放国。
当产品从水泥(建筑)达到临终,他们成为废物的主要来源:在欧洲,他们占据了三分之一的废物产生,约5亿吨。
创新在水泥
是不可能忽视这种材料的极大的好处:它是多才多艺,便宜,极耐药,有很长的使用寿命,是100%可回收利用。然而,这种名片全球混凝土行业不可避免地将成为最重要的一个方面的生态过渡和对抗气候变化。
我们会看到,公司正在移动。然而,Johanna Lehne查塔姆研究所的合著者的费利克斯·普雷斯顿水泥、低碳创新的报告指出一个有用的警告:“该行业由少数谨慎开拓新产品的主要生产者,挑战现有的商业模式。,在没有一个强大的信号对碳定价,没有短期的经济动机做出改变。”
我们可以提供一个快速但显然不是详尽的概述的计划。他们将按字母顺序排列的。
减少碳排放
C为二氧化碳。如果一半的排放可以归因于材料之间的化学反应,使熟料,第一个解决方案可以取代这些材料,降低熟料水泥和混凝土的数量。熟料的原材料已经被替换为其他制造业的生产浪费,有相同的化学和物理性质。这些包括火山灰煤炭发电厂和高炉矿渣从钢铁生产、工业共生的两个很好的例子。
“今天在欧洲,大约5%的原材料生产的熟料,每年约有900万吨,由回收材料和火山灰从燃烧过程,“声称Nikos Nikolakakos Cembureau环境和资源经理,欧洲水泥生产商协会(其中还包括土耳其、瑞士、挪威和英国,占全球总产量的6%)。
五十个碳捕获和储存植物在世界范围内已经完成,所有飞行员植物,两个水泥厂。
在同一部门,欧盟ReActiv程序(可持续水泥生产工业残渣激活)发起连接的水泥和铝供应链,部署铝土矿残留物(铝生产副产品)在水泥制造,从而降低煅烧废物和二氧化碳排放。
Vertua,一系列低碳混凝土产品(少70%,根据制造商)由墨西哥跨国Cemex,用于建设那么HS2,英国高速铁路。Cemex水泥的熟料率已经从1990年的85.5%下降到今天的77%。
开发技术的前首席执行官汤姆•舒勒,在TED会议上谈到创新在这个公司里,最近接到一些投资基金近8000万美元。“我们使用更少的石灰石和火窑温度较低,导致二氧化碳排放减少30%。”
开发技术水泥”不与水反应而变硬时接触的二氧化碳捕捉到其他工业系统。的化学反应引发“优惠”的二氧化碳生产石灰石。”In essence, instead of emitting CO2, this cement — so far used only for prefabricated products — absorbs the greenhouse gas, reducing emissions by up to 70 percent and saving considerable amounts of water.
类似的解决方案是由加拿大公司提供CarbonCure,注入二氧化碳,被化学转化成一种矿物,成混凝土。
捕捉二氧化碳
这里提到的解决方案非常有趣,但仍利基。他们有应用前景,但仍无法访问大量的市场份额。因此,减少排放,制造企业都在关注碳捕获和储存(CCS)。
“减少二氧化碳排放采用碳捕获和储存或捕捉和重用技术生产水泥正成为一个有趣的和活跃的研究领域,”加州大学伯克利分校的保罗蒙泰罗解释说。“然而,这仍然是不经济的。”This is because CCS is still not widespread on an industrial scale.
根据全球CCS技术研究所,50个碳捕获和储存植物在世界范围内已经完成,所有飞行员植物,两个水泥厂。这些50,据统计提供者Statista, 26 2020年运营。大多数大公司部门关注CCS:从中国国家建筑材料(CNBM),世界上最大的生产国,LafargeHolcim,仅在2020年就宣布四个试点项目,Dalmia集团在印度。
也有一些欧洲的项目在这个非常有趣的方面,不仅对水泥行业。LEILAC 1(低排放强度石灰和水泥)和2 LEILAC召集了杯(澳大利亚工业可持续技术的制造商)和HeidelbergCement(世界第四大水泥生产商)来创建一个试验工厂在汉诺威水泥厂。的能力每年100000吨,目的是证明它可以创建捕获和存储技术在工业规模的低成本、可扩展、可复制和适用于现有的网站。
2020年12月,德国公司HeidelbergCement也获得公共资金来创建一个碳捕获工厂,将在2024年成为运营,在布雷维克Norcem水泥厂,挪威。我们的目标是捕捉每年180万吨的二氧化碳,由于水和胺溶剂的混合物。这个将被存储在北海(耗尽Equinor油井)。
节约能源,减少化石燃料
接下来,我们来为能量E。虽然最大的温室排放的一半是由于煅烧,另一半是与能源使用,尤其是窑,主要由化石燃料。一个解决方案是电气化,但这很难实现给定的高温窑炉需要操作。
然而,尝试了。在瑞典,Cementa (HeidelbergCement子公司)与能源公司Vattenfall在一个叫做CemZero的项目,旨在生产的。进行了技术可行性,研究通过三个项目推进与一些大学和公司合作:传热等离子体在旋转窑,直接从煅烧捕获的碳和电气化生产再次。HeatNeutral创业,与LafargeHolcim合作,发展窑,需要更少的燃料比传统的功率输出。
然而,再一次,我们正在讨论利基经验和试点项目。与此同时,公司的目标是与再利用的垃圾,取代传统燃料,与欧盟的支持。这避免了必须导入和燃烧化石燃料和减少垃圾送到垃圾填埋场。“在欧盟,2018年,该行业取代48%的化石燃料的消耗,“Nikolakakos指出,“与non-fuels来源于再利用的垃圾,节约大约780万吨的二氧化碳。”
根据公司,这也是一个循环经济。手机app买球靠谱吗只要我们想添加——它不减少回收的承诺。窑,电气化和能源效率更触手可及:LafargeHolcim,例如,投资废热回收(WHR)技术,利用窑炉的热发电。
回收原材料和延长混凝土的生活
R对原材料。虽然它可能难以替代的材料用于制造熟料,同样不能说混凝土骨料。在所有的供应链,减少自然萃取是通过回收。
选定的,另一个启动Mobbot LafargeHolcim通过开放创新平台,致力于整合回收材料在3 d印刷过程中,更有效的使用材料相比传统的铸造。“具体碎片可能是最重要的重用候选人在新混凝土,“基督教Meyer解释道。“使用这种碎片产生新的具体节约自然资源和降低价值的垃圾填埋场容量同时。”
哥伦比亚大学进行了研究消费后的玻璃的使用和回收地毯纤维聚合。“既然地毯纤维通常是由尼龙、回收纤维可以提高混凝土的力学性能,”研究者澄清。几所大学开展了研究可能有用的其他废料,包括木材、旧轮胎、塑料、造纸厂残留,同时农业废弃物如蔗渣灰、软木、花生壳和稻壳灰。
自产品的环境足迹应评估其整个生命周期,延长混凝土已经长寿可能有助于减轻其对环境的影响。一个有趣的例子是各种研究进行的细菌在混凝土,帮助激活流程(碳酸盐沉淀)和自我修复,抗裂效果。
回收水
最后,W为水。“水的回收可以很容易地在实践中完成的,这已经是一个法律要求在一些国家,”梅尔说。更常见的是,在工业生产中,公司采取的封闭系统,回收生产过程中使用的水和洗机器。这也不证自明的经济效益。
LafargeHolcim,第三个全球生产水泥和行业最具创新力的球员之一,每公吨水泥生产所需要的淡水减少了2020年的9%相比。有时,像他们一样简单有效实现的解决方案:在马泰拉意大利水泥工厂,意大利(HeidelbergCement集团的一部分),坦克用于收集和储存雨水使用。
对可持续发展的具体
到目前为止,我们已经专注于生产过程的几个阶段。然而,很明显,可持续性也涉及到使用阶段。竞彩足球app怎么下载在这里,一些创新产品对环境产生积极的作用比传统的水泥。一个例子,越来越发现在制造商的目录、透水混凝土,它允许水通过在不改变水循环。这限制了土壤和防水,在城市,它有助于减少热岛效应。
另一个例子是意大利水泥公司的我。活跃的生物动力,再生骨料制成的水泥砂浆80%来自卡拉拉大理石加工废料。在使用的版本2015年世博会意大利馆穿着米兰,例如,迫击炮也包含TX活跃。这光催化原理,由意大利水泥公司专利,使用光加速自然氧化过程,帮助更快地分解环境污染物(micro-dusts、氮氧化物),阻止他们建立。
然而,我们正在学习,技术创新不足以带来的生态过渡。公共机构试图发挥自己的作用:来自中国,13日的五年计划旨在减少热能的生产强度,在欧洲排放交易计划和规定的能源效率。
但显然,这是不够的,如果从市场“反应”不触发。“政府和主要concrete-consuming公司应该发展低碳建筑材料市场,“反映出Lehne约翰娜。具体地说,“这将导致合并指标体现碳,在生产过程中释放的排放。”
