door: Kayla Carey en Andrew Primo | 27 oktober 2022
Cement is een poederachtige substantie die gemengd kan worden met zand, water en grind om beton te vormen.
De meeste mensen kennen cement wel, het belangrijkste ingrediënt van beton, maar waarschijnlijk zijn maar weinigen zich ervan bewust hoe fundamenteel dit materiaal is voor het hedendaagse leven. Gebouwen, wegen, bruggen, kanalen, trottoirs, spoorwegen, havens, elektriciteitsleidingen, wind- en zonneparken... vrijwel alle infrastructuur vereist cement, en veel ervan. Het Internationaal Energieagentschap schat dat het om bijna 4.3 miljard ton gaat. Alleen al in 2021 werd er genoeg cement geproduceerd om het equivalent van meer dan 2,800 Hooverdammen te bouwen.
En dit aantal zal alleen maar toenemen. Tegen het midden van deze eeuw zal de wereldbevolking naar verwachting de 10 miljard mensen benaderen, waarvan meer dan twee derde in steden zal wonen. volgens de afdeling Economische en Sociale Zaken van de VNVoeg daarbij de enorme uitbreiding van de infrastructuur voor elektriciteit, hernieuwbare energie, efficiënt transport en koolstofafvang die nodig is om een koolstofarme samenleving te ondersteunen, en de noodzaak voor een aanzienlijke verhoging van de huidige, recordhoge cementproductie wordt overduidelijk.
Waarom is het zo moeilijk om de uitstoot van cement te verminderen?
Er is echter een fatale keerzijde aan deze explosief groeiende vraag: cement, zoals het vandaag de dag wordt geproduceerd, heeft een enorme uitstoot van broeikasgassen. En decarbonisatie is niet zo eenvoudig als het vervangen van steenkool door hernieuwbare energie of het elektrificeren van voertuigen. Minstens de helft van alle emissies die vrijkomen bij de productie van Portlandcement (de wereldwijde standaard) vindt plaats tijdens de productie, door de vorming van "klinker", een van de belangrijkste stappen in de cementproductie.
Klinker wordt geproduceerd in gigantische ovens, waar kalksteen en andere mineralen tot wel 2,700 graden Celsius worden verhit. Het chemische bijproduct van dit proces is een enorme hoeveelheid koolstofdioxide (CO₂).2): in de Verenigde Staten, over één metrische ton CO₂2 Er komt uitstoot vrij voor elke ton geproduceerd Portlandcement. Omdat het moeilijk is om de procesemissies van deze cruciale productiestap te vermijden, wordt de cementindustrie beschouwd als een industrie waar de uitstoot moeilijk te verminderen is.
De productie van klinker vereist hoge temperaturen en stoot kooldioxide uit als afvalstof. Afbeeldingbron: Cementvereniging van Canada
Door de enorme hoeveelheden cement die jaarlijks worden geproduceerd en de hoge uitstoot, is de cementindustrie uitgegroeid tot een van de meest koolstofintensieve industrieën ter wereld. draagt ongeveer 2.4 miljard ton CO₂ bij.2Dat is meer dan de totale uitstoot van de luchtvaart en de scheepvaart samen, en deze zal alleen maar blijven toenemen tenzij er snel maatregelen worden genomen om de koolstofintensiteit van cement te verminderen.
Hoe kunnen we de moeilijk te verminderen emissies van cement terugdringen?
Hoe kan de cementindustrie, met de toenemende vraag naar infrastructuur en de dringende noodzaak tot decarbonisatie, deze paradox in evenwicht brengen? Het is niet verrassend dat er geen eenduidige of simpele oplossing is.
De De routekaart voor netto nuluitstoot in 2050 van de Global Cement and Concrete Association (GCCA) Dit document beschrijft verschillende acties die de cementindustrie kan ondernemen om de uitstoot van broeikasgassen te verminderen en de ernstigste gevolgen van klimaatverandering te beperken. Deze strategieën omvatten:
- Verbetering van de operationele efficiëntie;
- Overstappen op minder koolstofintensieve brandstofbronnen;
- Het vervangen van traditionele klinker op basis van kalksteen door alternatieve materialen; en
- Het inzetten van technologieën voor koolstofafvang, -benutting en -opslag (CCUS).
Elk van deze methoden kan een aanzienlijke impact hebben op het verlagen van de koolstofintensiteit van cement; echter, slechts een paar technologieën kunnen de problematische emissies die vrijkomen tijdens de klinkerproductie verminderen: klinkervervanging en CCUS.
Vervanging van klinker: In bepaalde toepassingen kan klinker (gedeeltelijk) worden vervangen door alternatieve producten, zogenaamde aanvullende cementgebonden materialen (SCM's). Typische SCM's zijn bijproducten van industriële processen, zoals de kolen- en staalproductie. Veranderingen in deze industrieën, zoals de sluiting van kolencentrales en de overstap naar efficiëntere staalovens, hebben echter de beschikbaarheid van deze veelgebruikte SCM's beperkt, waardoor er een kloof is ontstaan tussen vraag en aanbod. Sommige bedrijven zijn demonstratieprojecten gestart om aanvullende klinkervervangers te produceren, zoals vliegas uit stortplaatsen en natuurlijk voorkomende stoffen – bekend als "natuurlijke puzzolanen" – zoals vulkanische as. De productie en verwerking van deze materialen voor gebruik in cement is echter complex en kostbaar, en de schaal waarop ze worden geproduceerd is nog niet bereikt om het groeiende tekort aan SCM's op te vangen.
Koolstofafvang, -benutting en -opslag: CCUS—waarbij de CO2 Het opvangen en opslaan van CO2-uitstoot tijdens de klinkerproductie of het hergebruiken ervan in andere toepassingen is een andere belangrijke aanpak om de emissies van cementproductieprocessen te verminderen. Er bestaan momenteel slechts weinig CCUS-projecten, met name in cementfabrieken. Bijna alle CCUS-projecten wereldwijd bevinden zich nog in de pilotfase, omdat de technologie aanzienlijke implementatie-uitdagingen kent en extreem kostbaar is.
In 2021 werd er bijna 4.3 miljard ton cement geproduceerd, genoeg beton om het equivalent van meer dan 2,800 Hooverdammen te bouwen.
Het benutten van de vrijwillige koolstofmarkt
Om de net-nuldoelstellingen in moeilijk te reduceren sectoren op tijd te halen, moeten ze samenwerken en een mix van beproefde en opkomende technologieën inzetten, zoals klinkervervanging en CCUS. Maar hoe kan de industrie de bestaande economische en technische uitdagingen voor de opschaling van deze technologieën overwinnen? De vrijwillige koolstofmarkt zou een belangrijke hefboom kunnen zijn om nieuwe duurzame koolstofoplossingen op de markt te brengen en CCUS economisch haalbaarder te maken.
Tegenwoordig zijn er steeds meer mogelijkheden voor de cementindustrie om vrijwillig CO2-compensatiekredieten te genereren. Een van de meest betrouwbare registers voor CO2-compensatie is... Klimaatactiereserve, kort geleden kondigde de ontwikkeling aan van een protocol voor koolstofarm cement. Dat zal de productie van innovatieve SCM's stimuleren om het huidige aanbodtekort aan te pakken. Naast fiscale stimulansen ontstaan er ook nieuwe mogelijkheden om CO2-credits te genereren via CCUS-projecten. De cementindustrie kan de vrijwillige CO2-markt benutten om broodnodige financiering naar de sector te leiden en de weg naar decarbonisatie te versnellen.
Over de auteurs
Kayla Carey Zij is manager programmaontwikkeling en specialiseert zich in decarbonisatie voor sectoren waar de uitstoot moeilijk te verminderen is. Met ervaring in duurzaamheidsmanagement en energiebeleid helpt zij energie- en industriële klanten bij het navigeren door milieumarkten en het ontwikkelen van nieuwe kwantitatieve methoden. Ze heeft een master in milieu- en natuurbeleid en een bachelordiploma in ecologie en evolutionaire biologie, beide behaald aan de Universiteit van Colorado Boulder.
Andrew Primo Andrew heeft een master in milieu- en natuurbeleid van de Universiteit van Colorado Boulder en een bachelordiploma in Engels en taalkunde van de Metropolitan State University of Denver. Hij woont in Denver en leidt in zijn vrije tijd vrijwilligersteams die zich bezighouden met het onderhoud van wandelpaden en het herstel van leefgebieden in heel Colorado. Daarnaast houdt hij van lezen, tuinieren en het verkennen van de bergen met zijn hond.
