作者：Kayla Carey和Andrew Primo | 2022年10月27日
水泥是一種粉狀物質，可以與沙子、水和礫石混合製成混凝土。
大多數人都熟悉水泥，它是混凝土的主要成分，但很少人意識到這種材料對現代生活的重要性。建築物、道路、橋樑、運河、人行道、鐵路、港口、輸電線路、風力發電場和太陽能發電場…幾乎所有基礎設施都需要水泥，而且用量龐大。 國際能源總署估計，近4.3億噸 僅在 2021 年就生產了水泥，其混凝土量足以建造相當於 2,800 多座胡佛水壩的規模。
而且這個數字只會持續成長。到本世紀中葉，全球人口預計將接近10億，其中超過三分之二的人將居住在城市。 根據聯合國經濟和社會事務部的數據此外，為了支持脫碳社會，還需要大規模建設電力、再生能源、高效交通和碳捕獲基礎設施，這就清楚地表明，如今已經創下歷史新高的水泥產量水平亟需大幅提高。
為什麼水泥排放物難以減少？
然而，這種飆升的需求背後卻隱藏著一個致命的隱憂：如今的水泥生產方式會產生巨大的溫室氣體排放。而脫碳並非像用再生能源取代煤炭或推廣電動車那麼簡單。波特蘭水泥（全球標準水泥）生產過程中產生的排放中，至少有一半是在水泥生產的主要步驟之一——熟料的生產過程中釋放出來的。
熟料是在巨型窯爐中生產的，石灰石和其他礦物在窯爐中被加熱到高達 2,700 華氏度（約 1480 攝氏度）的高溫。該過程的化學副產品是大量的二氧化碳 (CO₂)。2）：在美國， 關於 一公噸二氧化碳2 每生產一噸波特蘭水泥就會排放污染物。由於難以避免生產這一關鍵步驟中的製程排放，水泥業被認為是「難以減排」的行業。
熟料生產需要高溫，會釋放二氧化碳等廢氣。圖片來源： 加拿大水泥協會
由於每年水泥產量龐大，排放量又很高，水泥產業已成為地球上碳排放強度最高的產業之一。 約貢獻了2.4億公噸二氧化碳2這比航空和海運排放量的總和還要多，除非迅速採取措施降低水泥產業的碳排放強度，否則這些排放量只會持續增加。
我們如何減少水泥產業難以控制的排放？
隨著基礎設施需求的不斷增長和脫碳的緊迫性日益凸顯，水泥產業該如何平衡這一矛盾？不出所料，這並沒有單一或簡單的解決方案。
全球水泥與混凝土協會（GCCA）發布的《2050年淨零排放路線圖》列出了水泥產業可以採取的若干行動，以大幅削減溫室氣體排放並限制氣候變遷帶來的最嚴重後果。這些策略包括：
- 提高營運效率；
- 改用碳排放強度較低的燃料來源；
- 用替代材料取代傳統的石灰石熟料；
- 部署碳捕獲利用與封存（CCUS）技術。
每條途徑都能對降低水泥的碳排放強度產生重大影響；然而，只有少數幾種技術可以減少熟料生產過程中釋放的有害排放物——熟料替代和碳捕獲、利用與封存 (CCUS)。
熟料替代：在某些應用中，熟料至少可以部分地被稱為輔助膠凝材料（SCMs）的替代產品所取代。典型的SCMs是煤炭和鋼鐵生產等工業過程的副產品；然而，這些行業的轉型，例如燃煤電廠的關閉和向更高效的煉鋼爐的轉變，限制了這些常用SCMs的供應，造成了供需缺口。一些公司已經啟動示範項目，以生產更多的熟料替代品，例如從垃圾掩埋場收集的粉煤灰和天然物質——被稱為「天然火山灰質材料」——如火山灰。但是，生產和處理這些材料使其可用於水泥生產既複雜又昂貴，而且它們尚未達到足以彌補日益嚴重的SCM供應缺口的規模。
碳捕獲、利用與封存： CCUS—其中二氧化碳2 水泥熟料生產過程中釋放的碳捕集、儲存或用於其他用途，是減少水泥生產過程排放的另一個關鍵途徑。目前，碳捕集、利用與封存（CCUS）計畫非常少，尤其是在水泥廠。由於該技術面臨巨大的實施挑戰且成本極高，全球幾乎所有CCUS計畫仍處於試點階段。
2021 年全球水泥產量接近 4.3 億噸，足以建造相當於 2,800 多座胡佛水壩的混凝土。
利用自願性碳市場
對於難以減排的產業而言，為了按時實現淨零排放目標，它們必須攜手合作，採用成熟技術和新興技術相結合的方式，例如熟料替代和碳捕獲、利用與封存（CCUS）。但是，該產業如何克服現有的經濟和技術挑戰，從而擴大這些技術的規模？自願性碳市場可以成為推動新型碳捕獲與封存技術（SCM）上市並提高CCUS經濟可行性的重要槓桿。
如今，水泥產業擁有越來越多的機會來獲取自願碳信用。氣候行動儲備（Climate Action Reserve）是備受信賴的碳抵銷註冊機構之一，近期宣布製定低碳水泥協議，旨在激勵創新輔助水泥材料的生產，以彌補當前的供應缺口。除了稅收優惠外，碳捕獲、利用與封存（CCUS）計畫也湧現新的碳信用獲取途徑。水泥產業可以利用自願性碳市場，為該產業吸引急需的資金，並加速脫碳進程。
關於作者
凱拉·凱裡是專案開發經理，專門負責難以減排產業的脫碳工作。她擁有永續發展管理和能源政策的經驗，幫助能源和工業客戶應對環境市場挑戰並開發新的量化方法。她擁有科羅拉多大學博爾德分校環境與自然資源政策碩士學位和生態與演化生物學學士學位。
安德魯·普里莫擁有科羅拉多大學博爾德分校環境與自然資源政策碩士學位和丹佛都市州立大學英語與語言學學士學位。他現居丹佛，業餘時間帶領志工團隊在科羅拉多州各地進行步道維護和棲息地修復工作。此外，他還喜歡閱讀、園藝以及帶著狗狗探索山巒。
