di: Kayla Carey e Andrew Primo | 27 ottobre 2022
Il cemento è una sostanza in polvere che può essere miscelata con sabbia, acqua e ghiaia per formare il calcestruzzo.
La maggior parte delle persone ha familiarità con il cemento, l'ingrediente chiave del calcestruzzo, ma probabilmente pochi sono consapevoli di quanto questo materiale sia fondamentale per la vita contemporanea. Edifici, strade, ponti, canali, marciapiedi, ferrovie, porti, linee elettriche, parchi eolici e solari... quasi tutte le infrastrutture richiedono cemento e in grandi quantità. L'Agenzia internazionale per l'energia stima che quasi 4.3 miliardi di tonnellate Nel solo 2021 sono stati prodotti quantitativo di cemento, una quantità sufficiente a costruire l'equivalente di oltre 2,800 dighe di Hoover.
E questo numero non farà che crescere. Entro la metà del secolo, si prevede che la popolazione mondiale si avvicinerà ai 10 miliardi di persone, di cui oltre due terzi vivranno in città, secondo il Dipartimento per gli affari economici e sociali delle Nazioni UniteA ciò si aggiunge la massiccia espansione delle infrastrutture per l'elettricità, le energie rinnovabili, i trasporti efficienti e la cattura del carbonio, necessarie a sostenere una società decarbonizzata, e la necessità di un aumento significativo degli attuali livelli di produzione di cemento, già ai massimi storici, diventa evidente.
Perché è così difficile ridurre le emissioni derivanti dalla cementazione?
C'è però un risvolto fatale in questa domanda in rapida crescita: il cemento, così come viene prodotto oggi, ha un'impronta di gas serra enorme. E la decarbonizzazione non è semplice come sostituire il carbone con energie rinnovabili o elettrificare i veicoli. Almeno la metà di tutte le emissioni generate dalla produzione di cemento Portland (lo standard globale) viene rilasciata durante la produzione attraverso la creazione del "clinker", una delle fasi principali della produzione di cemento.
Il clinker viene prodotto in forni giganti, dove il calcare e altri minerali vengono surriscaldati a temperature fino a 2,700 gradi Fahrenheit. Il sottoprodotto chimico di questo processo è costituito da enormi quantità di anidride carbonica (CO₂).2): negli Stati Uniti, informazioni una tonnellata metrica di CO2 viene emessa per ogni tonnellata metrica di cemento Portland prodotta. A causa della difficoltà di evitare le emissioni di processo derivanti da questa fase critica della produzione, il cemento è considerato un settore "difficile da abbattere".
La produzione di clinker richiede temperature elevate e rilascia anidride carbonica come rifiuto. Fonte immagine: Associazione canadese del cemento
Con volumi così ingenti di cemento prodotti ogni anno a tassi di emissione così elevati, l'industria del cemento è diventata una delle più intensive in termini di carbonio sul pianeta, contribuendo con circa 2.4 miliardi di tonnellate metriche di CO₂2Si tratta di una cifra superiore alle emissioni totali del trasporto aereo e marittimo messe insieme, e queste continueranno ad aumentare a meno che non vengano adottate misure rapide per ridurre l'intensità di carbonio del cemento.
Come possiamo ridurre le emissioni difficili da abbattere derivanti dalla produzione di cemento?
Con la crescente domanda di infrastrutture e l'urgenza di decarbonizzare, come può l'industria del cemento conciliare questo paradosso? Non sorprende che non esista una soluzione unica o semplice.
La Roadmap per le emissioni nette zero al 2050 della Global Cement and Concrete Association (GCCA) individua diverse azioni che l'industria del cemento può adottare per ridurre drasticamente le emissioni di gas serra e limitare le conseguenze più gravi dei cambiamenti climatici. Queste strategie includono:
- Migliorare l'efficienza operativa;
- Passare a fonti di carburante a minore intensità di carbonio;
- Sostituire il clinker tradizionale derivato dal calcare con materiali alternativi; e
- Implementazione di tecnologie di cattura, utilizzo e stoccaggio del carbonio (CCUS).
Ciascuna di queste soluzioni può avere un impatto significativo sulla riduzione dell'intensità di carbonio del cemento; tuttavia, solo un paio di tecnologie sono in grado di ridurre le emissioni problematiche rilasciate durante la produzione del clinker: la sostituzione del clinker e la cattura, utilizzo e stoccaggio del carbonio (CCUS).
Sostituzione del clinker: In alcune applicazioni, il clinker può essere almeno parzialmente sostituito con prodotti alternativi chiamati materiali cementizi supplementari (SCM). I tipici SCM sono sottoprodotti di processi industriali, come la produzione di carbone e acciaio; tuttavia, le transizioni in questi settori, come la chiusura delle centrali elettriche a carbone e il passaggio a forni per la produzione di acciaio più efficienti, hanno limitato la disponibilità di questi SCM comunemente utilizzati, creando un divario tra domanda e offerta. Alcune aziende hanno avviato progetti dimostrativi per produrre ulteriori sostituti del clinker, come le ceneri volanti recuperate dalle discariche e sostanze naturali, note come "pozzolane naturali", come la cenere vulcanica. Tuttavia, la produzione e il trattamento di questi materiali in modo che possano essere utilizzati nel cemento sono complessi e costosi, e non hanno ancora raggiunto la scala necessaria per colmare il crescente deficit di offerta di SCM.
Cattura, utilizzo e stoccaggio del carbonio: CCUS—in cui il CO2 La cattura e lo stoccaggio dei gas di scarico rilasciati durante la produzione di clinker o il loro utilizzo in altre applicazioni rappresentano un altro approccio chiave per ridurre le emissioni del processo di produzione del cemento. Attualmente esistono pochissimi progetti CCUS, soprattutto negli impianti di cemento. Quasi tutti i progetti CCUS a livello mondiale sono ancora in fase pilota, poiché la tecnologia presenta notevoli difficoltà di implementazione ed è estremamente costosa.
Nel 2021 sono state prodotte quasi 4.3 miliardi di tonnellate di cemento, una quantità sufficiente a costruire l'equivalente di oltre 2,800 dighe di Hoover.
Sfruttare il mercato volontario del carbonio
Affinché i settori difficili da decarbonizzare raggiungano gli obiettivi di emissioni nette zero nei tempi previsti, è fondamentale la collaborazione tra le diverse realtà, che devono impiegare un mix di tecnologie consolidate ed emergenti, come la sostituzione del clinker e la cattura, utilizzo e stoccaggio del carbonio (CCUS). Ma come può l'industria superare le attuali sfide economiche e tecniche che ostacolano la diffusione di queste tecnologie? Il mercato volontario del carbonio potrebbe rappresentare una leva importante per immettere sul mercato nuovi materiali di riciclo del carbonio e rendere la CCUS più economicamente sostenibile.
Oggi, per l'industria del cemento si prospettano sempre più opportunità per generare crediti di carbonio volontari. Uno dei registri di compensazione delle emissioni di carbonio più affidabili, il Climate Action Reserve , ha recentemente annunciato lo sviluppo di un protocollo per il cemento a basse emissioni di carbonio (Low-Carbon Cement Protocol) che incentiverà la produzione di materiali cementizi supplementari (SCM) innovativi per colmare l'attuale carenza di offerta. Oltre agli incentivi fiscali, stanno emergendo nuove opportunità per generare crediti di carbonio attraverso progetti di cattura, utilizzo e stoccaggio del carbonio (CCUS). L'industria del cemento può sfruttare il mercato volontario del carbonio per convogliare i finanziamenti necessari al settore e accelerare il percorso verso la decarbonizzazione.
Informazioni sugli autori
Kayla Carey è responsabile dello sviluppo dei programmi, specializzata nella decarbonizzazione dei settori più difficili da ridurre. Grazie alla sua esperienza nella gestione della sostenibilità e nelle politiche energetiche, aiuta i clienti del settore energetico e industriale a orientarsi nei mercati ambientali e a sviluppare nuove metodologie quantitative. Ha conseguito un master in Politiche ambientali e delle risorse naturali e una laurea in Ecologia e Biologia evolutiva presso l'Università del Colorado Boulder.
Andrew Primo ha conseguito un Master in Politiche Ambientali e delle Risorse Naturali presso l'Università del Colorado Boulder e una laurea in Lingua e Letteratura Inglese presso la Metropolitan State University di Denver. Residente a Denver, nel tempo libero Andrew dirige squadre di volontari che si occupano della manutenzione dei sentieri e del ripristino degli habitat in tutto il Colorado. Ama inoltre leggere, dedicarsi al giardinaggio ed esplorare le montagne con il suo cane.
