中國是水泥大國,每年水泥銷售量為20億噸以上。全球水泥銷量每年約為40億噸,中國就有20億噸,即一半多的水泥是在中國。全球水泥CO2排放量每年按照40億噸來算,每年大概排放24億噸CO2,占整個工業(yè)排放量的7%。中國水泥行業(yè)排放12億噸CO2,約占中國每年100億噸碳排放量的12%以上!
WCA(世界水泥協(xié)會)主席宋志平近期在報(bào)告會上指出:這些年,我們圍繞著水泥行業(yè)減碳做了大量的工作,明年水泥行可能正式納入碳交易體系。
那水泥行業(yè)的碳排放主要來源是什么?
有那些水泥企業(yè)可能會納入全國碳市場名單?
水泥企業(yè)如何進(jìn)行減排?
水泥行業(yè)的碳排放主要來源是什么?
水泥產(chǎn)業(yè)的碳排放總量,涵蓋了水泥的全生命周期。
水泥生產(chǎn)始于開采和處理石灰石(主要成分是碳酸鈣),然后與黏土(主要成分是硅酸鹽)混合,送入1450℃-1500℃的回轉(zhuǎn)窯煅燒。這個過程排放大量二氧化碳,剩下的塊狀物質(zhì)主要成分是硅酸鈣,也即熟料。熟料冷卻,添加上石膏和輔助膠凝材料,磨成粉,就是水泥了。
在整個水泥生產(chǎn)流程中,熟料生產(chǎn)階段二氧化碳排放最多,占總生產(chǎn)過程的約95%,其中一多半來自石灰石煅燒,一少半來自這個過程所用的燃料。
因此,水泥產(chǎn)業(yè)減碳重點(diǎn)也在這兩個環(huán)節(jié)。
我國水泥工業(yè)碳排放配額的計(jì)算方法
核算方法
配額的計(jì)算方法可以分為兩種,歷史法和基準(zhǔn)法。歷史法即按照控排單位的歷史排放水平核定碳配額,適用于生產(chǎn)工藝產(chǎn)品特征復(fù)雜的行業(yè)。某些行業(yè)工藝多樣、產(chǎn)品復(fù)雜,套用一個行業(yè)基準(zhǔn)容易造成不公,多使用歷史法核定。歷史法有波動性,當(dāng)企業(yè)增加產(chǎn)能或減少產(chǎn)能時,就會影響其歷史排放數(shù)據(jù),可能造成企業(yè)獲得的碳配額與實(shí)際產(chǎn)能不符;導(dǎo)致某些粗放式生產(chǎn)的企業(yè)反而比前期節(jié)能減排達(dá)標(biāo)的企業(yè)獲得更高配額。歷史法考慮企業(yè)先期減排量能夠避免這種情況。目前上海市的試點(diǎn)規(guī)定了歷史法應(yīng)當(dāng)考慮企業(yè)先期減排量。
基準(zhǔn)法即按行業(yè)基準(zhǔn)排放強(qiáng)度核定碳配額,適用于生產(chǎn)流程及產(chǎn)品樣式規(guī)模標(biāo)準(zhǔn)化的行業(yè)。在目前碳試點(diǎn)市場中,火電行業(yè)都要求使用基準(zhǔn)法核定碳配額,因?yàn)槠洚a(chǎn)品單一、生產(chǎn)流程大同小異,套用一個行業(yè)基準(zhǔn)容易評估。
建材行業(yè)采用歷史排放法,綜合考慮企業(yè)的歷史排放基數(shù)、先期減排行動和新增項(xiàng)目等因素,確定企業(yè)年度碳排放配額。水泥工業(yè)的計(jì)算公式為:
企業(yè)年度碳排放配額=歷史排放基數(shù)+先期減排配額+新增項(xiàng)目配額
案例分析與情景討論
(1)歷史排放法的案例分析
試點(diǎn)地區(qū)水泥企業(yè)按照歷史法進(jìn)行核算,例如,按照試點(diǎn)企業(yè)三年排放邊界和碳排放量變化情況,選取方法如下:期間排放邊界未發(fā)生重大變化的企業(yè),碳排放量相對穩(wěn)定的,取年排放數(shù)據(jù)的平均數(shù),重大變化指企業(yè)新上或關(guān)停主要生產(chǎn)系統(tǒng)、動力設(shè)施。例如,2014年-2016年三年的排放邊界發(fā)生重大變化的企業(yè)中:2014年排放邊界發(fā)生重大變化的,取2015—2016年排放數(shù)據(jù)的平均數(shù);2015年排放邊界發(fā)生重大變化的,取2016年排放數(shù)據(jù);2016年排放邊界發(fā)生重大變化的,取邊界變化后經(jīng)補(bǔ)充盤查的2016年內(nèi)連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)月份的排放數(shù)據(jù)所推算的全年數(shù)據(jù)。
(2)節(jié)能減排技術(shù)改造和能源管理情景分析
例如,試點(diǎn)企業(yè)在2006—2011年期間實(shí)施了節(jié)能技改或合同能源管理項(xiàng)目,且得到國家有關(guān)部門按節(jié)能量給予資金支持的,可獲得先期減排配額。先期減排配額量依據(jù)核定節(jié)能量換算得到的碳減排量30%確定,在2013—2015年期間,按每年10%分3年發(fā)放。新增項(xiàng)目配額量應(yīng)當(dāng)考慮項(xiàng)目全年基礎(chǔ)配額和產(chǎn)能。新增項(xiàng)目配額發(fā)放后可作為當(dāng)年年度配額使用。
我國與國際MRV體系對比分析
歐盟在2003/87/EC和2009/29/EC指令基礎(chǔ)上,形成了較為完善的法律體系。我國7家碳交易試點(diǎn)陸續(xù)出臺了碳排放總量控制與配額交易相關(guān)的地方性法律、規(guī)范或條例,目前正在從國家層面推動我國碳交易市場的全面發(fā)展。國外碳排放監(jiān)測、報(bào)告、核查及認(rèn)證的機(jī)制建立,主要是為碳排放權(quán)交易市場服務(wù)的,以技術(shù)和金融手段相結(jié)合來達(dá)到最終碳減排目的。國內(nèi)外碳排放監(jiān)測、報(bào)告、核查及認(rèn)證的方法比較如表1所示。
表1 國內(nèi)外碳排放監(jiān)測、報(bào)告、核查及認(rèn)證體系的對比
從涵蓋行業(yè)種類來看,歐盟EU-ETS排放交易體系框架包括的行業(yè)非常廣泛,第一階段包含了能源、鋼鐵、水泥、陶瓷、玻璃、造紙等行業(yè),第二階段范圍擴(kuò)大到交通、有色金屬鋁、化學(xué)等行業(yè),之后又將航空業(yè)納入。美國的加州碳排放交易體系和RGGI碳交易制度涵蓋的行業(yè)種類較少,以電力產(chǎn)業(yè)為主。我國試點(diǎn)省市的碳排放控制體系涵蓋范圍各不相同,與當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和行業(yè)參與積極性有關(guān)。例如,深圳市將制造業(yè)、建筑業(yè)以及交通業(yè)納入強(qiáng)制減排范圍,上海市不僅將鋼鐵、石化、化工等工業(yè)納入強(qiáng)制減排范圍,還將航空、機(jī)場、鐵路、賓館、金融等非工業(yè)納入。廣東省將水泥、陶瓷等建材行業(yè)和鋼鐵、石化等化學(xué)冶金行業(yè)國際(EU ETS) 國內(nèi)(7省市試點(diǎn))M監(jiān)測系數(shù)估算法,精確計(jì)算法(考慮有機(jī)碳含量,不考慮間接排放)數(shù)估算法, 精確計(jì)算法(存在爭議,尚未統(tǒng)一)R報(bào)告統(tǒng)一編制模板,具有法律效力報(bào)告內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一V核查抽樣調(diào)查、數(shù)理統(tǒng)計(jì)為主核查機(jī)構(gòu)未統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),發(fā)展方向基于過程的、多指標(biāo)核查分析A認(rèn)證第三方國際機(jī)構(gòu)認(rèn)證暫行條例發(fā)布,有待完善納入強(qiáng)制減排范圍。
從監(jiān)督管理機(jī)構(gòu)來看,國際通用形式是通過立法明確管理部門,引入第三方進(jìn)行監(jiān)督。歐盟碳排放交易機(jī)制沒有明確規(guī)定相關(guān)成員國排放權(quán)監(jiān)管機(jī)構(gòu), 針對監(jiān)管機(jī)構(gòu)的權(quán)利義務(wù)責(zé)任給出了原則性規(guī)定, 成員國在享有一定自主權(quán)基礎(chǔ)上根據(jù)本國國情指定監(jiān)管機(jī)構(gòu)。歐盟EU-ETS排放交易體系由歐盟中央管理處(Central Administrator)對歐盟成員國的配額申請進(jìn)行審批,由歐盟獨(dú)立交易等登記系統(tǒng)(Community Independent Transaction Log)對碳交易進(jìn)行監(jiān)管,在歐盟委員會統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)下由各國監(jiān)管機(jī)構(gòu)組成。歐盟委員會發(fā)布的排放交易指令是歐盟碳排放權(quán)交易機(jī)制的法律基礎(chǔ),是各成員國共同遵循的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),由相應(yīng)的成員國的監(jiān)管機(jī)構(gòu)執(zhí)行來完成的。
美國在國家層面沒有建立碳交易監(jiān)管機(jī)構(gòu),其監(jiān)管機(jī)構(gòu)主要在地方層面和來自第三方。如美國加州環(huán)保局監(jiān)管其總量控制與交易計(jì)劃。美國各州都具備碳市場監(jiān)督權(quán),大部分監(jiān)管工作基本由第三方機(jī)構(gòu)承擔(dān)。例如美國東北部RGGI碳市場由非盈利性機(jī)構(gòu)RGGI Inc負(fù)責(zé)監(jiān)測二氧化碳配額拍賣和交易市場。我國目前我國的國家發(fā)改委和地方發(fā)改委既是MRV體系和碳排放權(quán)交易管理機(jī)構(gòu),也同時是監(jiān)督機(jī)構(gòu),尚未引入第三方監(jiān)督機(jī)構(gòu)。
有那些水泥企業(yè)可能會納入全國碳市場名單?
2021年《中國上市公司碳排放排行榜(2021)》在京發(fā)布。榜單由“總量榜”和“強(qiáng)度榜”組成?偭堪裆习竦100家上市公司,二氧化碳排放總量合計(jì)44.24億噸,占全國總量約44.7%,其中中國建材、海螺水泥等15家水泥企業(yè)上榜。數(shù)據(jù)顯示,2020年度,中國二氧化碳排放總量約為99億噸。
上榜的15家水泥企業(yè)是中國建材、海螺水泥、金隅集團(tuán)、冀東水泥、華潤水泥、華新水泥、山水水泥、天瑞水泥、亞洲水泥、祁連山、萬年青、天山股份、亞泰集團(tuán)、西部水泥、塔牌集團(tuán),排放總量榜上榜的水泥企業(yè)有9家在前50位,有6家在后50位。15家水泥企業(yè)2020年度碳排放總量為8.93億噸,占全國總量約9%。
中國水泥生產(chǎn)企業(yè)較多,目前中國水泥行業(yè)上市企業(yè)主要有冀東水泥(000401)、上峰水泥(000672)、萬年青(000789)、天山股份(000877)、四川雙馬(000935)、塔牌集團(tuán)(002233)、海南瑞澤(002596)、紅墻股份(002809)、西藏天路(600326)、青松建化(600425)、寧夏建材(600449)、海螺水泥(600585)、尖峰集團(tuán)(600668)、祁連山(600720)、寧波富達(dá)(600724)、華新水泥(600801)、福建水泥(600802)、亞泰集團(tuán)(600881)、博聞科技(600883)、北元集團(tuán)(601568)、金隅集團(tuán)(601992)等。
中國水泥行業(yè)重點(diǎn)企業(yè)
資料來源:智研咨詢整理
從地區(qū)分布來看,21家企業(yè)主要分布在河北、甘肅、江西、新疆、四川、廣東、海南、西藏、寧夏、安徽、浙江、湖北、福建、吉林、云南、陜西、北京等地區(qū),其中浙江、廣東、新疆、甘肅各有兩家。
中國水泥行業(yè)重點(diǎn)企業(yè)分布
資料來源:智研咨詢整理
從區(qū)域?qū)用婵矗?/SPAN>廣東省印發(fā)碳排放分配方案,58家水泥企業(yè)位列控排名單!(附名單)
河南省發(fā)布的關(guān)于2022年河南省能碳管理示范企業(yè)的公示。其中,登封市嵩基水泥有限公司、天瑞集團(tuán)鄭州水泥有限公司、洛陽中聯(lián)水泥有限公司等16家水泥企業(yè)入選。
水泥企業(yè)如何減排應(yīng)對
1、使用替代燃料,降低化石燃料
水泥工業(yè)的碳排放主要來源于水泥熟料的生產(chǎn)過程。資料顯示,生產(chǎn)1t熟料需0.161~0.296t煤,煤燃燒會產(chǎn)生0.383~0.704tC02,加上生成熟料時碳酸鈣分解產(chǎn)生的C02,每生產(chǎn)1t水泥熟料會排放0.894~1.215tC02。
水泥生產(chǎn)過程中可以使用替代燃料來減少CO2的排放,業(yè)內(nèi)人士表示,替代燃料是更優(yōu)先、更具成本效益的手段,到2050年可推動行業(yè)約10%的碳減排。而廢棄物是更好的潛在碳減排資源。一方面有機(jī)廢棄物可作為燃料,另一方面固體廢棄物可代替熟料,減少石灰石的使用,從而進(jìn)一步減少生產(chǎn)過程中的碳排放。同時,廢棄物利用在我國有著政策利好、供應(yīng)量相對持續(xù)、垃圾分類狀況不斷改善三方面支撐。
2、碳捕獲、利用與封存技術(shù)CCUS
碳捕集、利用與封存(Carbon Capture, Utilization and Storage,簡稱CCUS),即把生產(chǎn)過程中排放的二氧化碳進(jìn)行提純,繼而投入到新的生產(chǎn)過程中進(jìn)行循環(huán)再利用或封存。長期以來,CCUS一直被認(rèn)為是減少化石能發(fā)電和工業(yè)過程中二氧化碳排放的關(guān)鍵技術(shù)。CCUS技術(shù)是CCS(Carbon Capture and Storage,碳捕獲與封存)技術(shù)新的發(fā)展趨勢, 與CCS相比,可以將二氧化碳資源化,能產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益,更具有現(xiàn)實(shí)操作性。
2018年10月31日,由海螺建設(shè)的世界首條水泥窯煙氣二氧化碳捕集純化環(huán)保示范項(xiàng)目成功投運(yùn),首開碳捕捉利用實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的先河。
3、新能源技術(shù)的應(yīng)用
利用廠區(qū)空地布局光伏發(fā)電、儲能等業(yè)務(wù),實(shí)現(xiàn)電力自給。海螺水泥多個生產(chǎn)基地開展建設(shè)光伏項(xiàng)目,如分宜海螺、英德海螺等等,截至2020年裝機(jī)量130MW,累計(jì)發(fā)電量2.79億度。塔牌水泥擬投資13億元建設(shè)分布式光伏發(fā)電儲能一體化項(xiàng)目,裝機(jī)規(guī)模220MWp(兆瓦),建成后每年可減少約14.28萬噸CO2排放。
4、優(yōu)化調(diào)整水泥產(chǎn)品原材料結(jié)構(gòu),減少熟料用量
湖南省工信廳原材料處二級調(diào)研員 湖南省硅酸鹽學(xué)會副理事長丁美榮曾表示,減少熟料用量與用混合材替代部分熟料是水泥混凝土工業(yè)發(fā)展趨勢,也是提高建筑物壽命和水泥混凝土工業(yè)健康及低碳發(fā)展的必然選擇。我國水泥中熟料系數(shù)為0.678, 若降到0.55,以出廠水泥計(jì),碳排放可減少18%。
5、發(fā)展低碳膠凝材料
據(jù)了解,目前低碳膠凝材料主要有低鈣水泥、低熟料水泥和堿激發(fā)材料等。低鈣水泥體系主要有高貝利特硅酸鹽水泥、硫(鐵)鋁酸鹽水泥等。
其中,已有研究機(jī)構(gòu)表明以高貝利特硫鋁酸鹽水泥為基礎(chǔ)的低鈣水泥,具有和硅酸鹽水泥相近的性能,同時二氧化碳排放量降低25%左右。硫(鐵)鋁酸鹽水泥它的熟料燒成過程中自身碳酸鹽分解直接排放的CO2要比硅酸鹽水泥約低40%,同等工藝條件下,燃料燃燒直接排放的CO2要比硅酸鹽水泥約低30%,水泥CO2減排約35%;堿激發(fā)材料是指不用或使用少量水泥熟料,主要由鋁質(zhì)或硅質(zhì)固體原料(如;郀t礦渣、粉煤灰、火山灰、鋼渣等)和堿激發(fā)劑,按比例直接混合磨細(xì)而成的具有一定水硬性的膠凝材料。相比硅酸鹽水泥,堿激發(fā)材料的CO2排放降低了約80%。
6、通過節(jié)能減排技術(shù)進(jìn)步和應(yīng)用推廣實(shí)現(xiàn)減排目標(biāo)
節(jié)能減排技術(shù)推進(jìn)和應(yīng)用推廣方面,水泥企業(yè)可以通過不斷提升改造生產(chǎn)線,提升能效實(shí)現(xiàn)減碳排放,其中包括高效粉磨技術(shù)推廣(輥壓機(jī)終粉磨技術(shù)),高效低阻旋風(fēng)預(yù)熱器、高能效分解爐及第四代冷卻機(jī)技術(shù)裝備的使用等等。相關(guān)研究結(jié)果顯示,該路徑從每噸熟料熱耗、電耗方面,可幫助水泥行業(yè)降低約20%的碳排放。
碳達(dá)峰和碳中和是一場世界級的綠色革命洪流,對水泥行業(yè)而言,是實(shí)現(xiàn)綠色低碳可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。在要求提前碳達(dá)峰,實(shí)現(xiàn)碳中和的過程中,水泥行業(yè)要堅(jiān)持以碳減排和降污染為重點(diǎn),發(fā)揮技術(shù)性減碳的優(yōu)勢,不斷創(chuàng)新研發(fā)低碳技術(shù)、產(chǎn)品,實(shí)現(xiàn)水泥行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。
從化石能源燃燒利用的環(huán)節(jié)來看,近年來熱能的利用效率有所提高。生產(chǎn)1噸熟料,在2000年要耗能3.75吉焦,到2014年需要3.5吉焦,平均每年能耗降低0.5% [3]。此后,根據(jù)國際能源署的數(shù)據(jù),熟料生產(chǎn)的耗能強(qiáng)度停滯在每噸3.4-3.5吉焦 [7]。以這樣的耗能計(jì)算,生產(chǎn)10噸熟料,大抵相當(dāng)于一套小戶型住宅一個供暖季所耗的熱能。
能耗降速有點(diǎn)慢,不過,還是有多種辦法減碳增效。一個途徑就是廢熱回收利用。
回轉(zhuǎn)窯所需的高溫是靠化石燃料燃燒產(chǎn)生的熱維持的,而這些熱有44%會浪費(fèi)掉 [8]。如果能將這些廢熱再回收和利用,可以大大節(jié)約燃料,進(jìn)而減少碳排放。印度的一項(xiàng)案例研究顯示,將廢熱用于發(fā)電,可將水泥廠燃料利用率提高5% [9]。但也要注意到,目前主流的廢熱利用方式是發(fā)電,對于減碳來說,目前來說,效果很有限。
一個從源頭考慮的策略是,減少化石燃料使用甚至不用化石燃料。國內(nèi)外在持續(xù)探索燃料替代和協(xié)同處置技術(shù),期待實(shí)現(xiàn)熟料生產(chǎn)對化石能源的“零消耗”。
世界水泥巨頭拉法基公司自2013年起,一直在努力用低碳和碳中性燃料替代化石燃料。碳中性燃料主要是生物質(zhì),因?yàn)樯镔|(zhì)里面的碳終究會釋放出來,用作燃料不會新增大氣中的碳。
2019年,拉法基公司就宣稱,他們在尼日利亞一座水泥廠的回轉(zhuǎn)窯燃料有一半是生物質(zhì)燃料,且主要來自農(nóng)業(yè)垃圾,該公司還在努力從城市固體廢棄物中挖掘更多燃料
事實(shí)上,在水泥窯爐中加入諸如輪胎、有機(jī)廢物、污水污泥和塑料等固體廢棄物的做法,從上世紀(jì)70年代就已經(jīng)出現(xiàn)。
一開始,這些做法更多是為了降低企業(yè)成本,因?yàn)槔隙ㄒ让禾勘阋,一些地方政府甚至(xí)跺X給水泥企業(yè),作為城市垃圾處理的一種方式
近年來,水泥行業(yè)更是積極推動固體垃圾作為燃料的企業(yè)策略,更多稱其為解決塑料垃圾和減緩氣候變化的社會責(zé)任擔(dān)當(dāng),比如,總部位于墨西哥的西麥斯集團(tuán)。
圖2 拉法基公司在尼日利亞的水泥廠一半窯用燃料是生物質(zhì) | 圖源:lafarge.com.ng/
圖3 垃圾衍生燃料Climafuel | 圖源:letsrecycle.com/
西麥斯集團(tuán)從垃圾中處理出來的燃料不僅自己用,還做成一個品牌Climafuel,在市場上出售。Climafuel燃料用紙張、紙箱、紡織物、木材、塑料等垃圾處理而成。據(jù)西麥斯集團(tuán)官網(wǎng),西麥斯在英國的水泥廠用Climafuel替代了20%-60%煤和焦炭在內(nèi)的化石能源,用以加熱水泥窯爐。中國水泥企業(yè)華新在垃圾衍生燃料方面也有近20年技術(shù)積累。
此外,用氫等不含碳的燃料完全替代化石燃料,減碳最為徹底,但是成本太高,短期內(nèi)完全替代的希望不大。行業(yè)也在探索用綠色電力替代化石燃料。
不過,只在燃料上下功夫,無助于解決水泥行業(yè)碳排放的另一個更大的來源——石灰石煅燒排放的二氧化碳。
碳捕獲 & 混凝烯
處理石灰石煅燒排放的二氧化碳,最直接的方法是碳捕獲與封存,即把排放的二氧化碳分離出來,或可回收直接使用,或可儲存到地層深處,長期與大氣隔絕,還可以轉(zhuǎn)化成礦物二次利用。
捕獲二氧化碳可以就地原廠利用。水泥與水、砂子、石子等混合做成混凝土?xí)r,通上二氧化碳,控制合適的反應(yīng)條件,又會生成碳酸鈣,封存在混凝土中,并且不降低混凝土性能。加拿大CarbonCure公司已經(jīng)將此技術(shù)完全商業(yè)化,目前已裝備到300多家水泥廠,計(jì)劃到2030年的時候每年減碳5億噸,相當(dāng)于減少1億輛燃油車[14]。
圖4 裝有CarbonCure閥門的二氧化碳?xì)夤?| 圖源CarbonCure
不過,CarbonCure的技術(shù)需要將二氧化碳從廢氣里提純并封裝,還是不太方便。澳大利亞公司Calix發(fā)明了一種新的窯,可以讓二氧化碳收集變得容易。傳統(tǒng)的窯,原料和燃料是混在一起的;而Calix的窯則不然,窯內(nèi)是研磨好的石灰和水蒸氣,在窯外加熱,窯內(nèi)氣體排出,簡單冷凝就將水蒸氣變成水,剩余的就是純二氧化碳,捕獲之后,便于再次利用 [15]。
圖5 Calix發(fā)明的外加熱窯,非常便于二氧化碳捕獲 | 圖源:Calix
歐盟對Calix的技術(shù)青睞有加,將其納入2千萬歐元的大科研項(xiàng)目 “低排放強(qiáng)度石灰和水泥”(Low Emissions Intensity Lime and Cement, LEILAC)。
2019年,德國海德堡水泥公司在比利時的一家水泥廠開始對這一技術(shù)進(jìn)行中試試驗(yàn)。中試結(jié)果成功分離出二氧化碳,并且沒有增加燃料投入,對產(chǎn)品和生產(chǎn)裝置沒有顯著的負(fù)面影響。據(jù)Calix發(fā)布的消息,中試裝置的升級版將于2023年在德國漢諾威進(jìn)行示范生產(chǎn),示范廠將能捕獲20%的碳排放,也就是每年10萬噸級的二氧化碳 [16]。
此外,學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界也在合作將前沿科學(xué)進(jìn)展用于改良傳統(tǒng)的混凝土。
曼徹斯特大學(xué)和英國全國工程公司合作發(fā)明了石墨烯增強(qiáng)混凝土——混凝烯(Concretene);炷┬阅芨鼉(yōu),還能減少30%的碳排放,已經(jīng)有了第一個商業(yè)應(yīng)用。2021年10月,混凝烯在曼徹斯特為一歌舞廳澆筑了面積為756平方米的整塊地板 [17]。
圖6 用混凝烯澆筑舞廳地板
圖7 萊斯大學(xué)閃蒸加熱制石墨烯
那么,原料石墨烯從哪里來?美國萊斯大學(xué)找到了一種低廉的來源——舊輪胎。萊斯大學(xué)發(fā)明一種閃蒸工藝,可以把舊輪胎熱解后殘留的碳或舊輪胎碎片變成混層石墨烯,混層石墨烯可以直接加到水泥里。在解決城市固體垃圾的同時,將垃圾中的碳固定在混凝土中
減碳不僅要靠理工硬科技,信息技術(shù)也可以貢獻(xiàn)一份力量。
歐洲水泥行業(yè)巨頭拉法基豪瑞公司2019年啟動了 “明日工廠” 計(jì)劃,開發(fā)了一個技術(shù)信息系統(tǒng),將機(jī)器人、人工智能、預(yù)測性維護(hù)(Predictive Maintenance,實(shí)時監(jiān)控流水線狀態(tài),依據(jù)裝備的狀態(tài)發(fā)展趨勢和可能的故障模式,預(yù)先制定預(yù)測性維護(hù)計(jì)劃)等技術(shù)有機(jī)融為一體。拉法基豪瑞旗下80%的水泥廠已經(jīng)接入此系統(tǒng),據(jù)測算,工廠運(yùn)營效率提高15%-20%,減碳10% [19]。
水泥行業(yè)是排碳大戶,對于全球減碳意義重大。
● 廢熱回收利用,提高能效;
● 燃料替代,比如從垃圾中回收利用生物質(zhì)燃料、無碳?xì)淙剂、綠色電力等;
● 原料替代,比如粉煤灰替代水泥,添加石墨烯;
● 改進(jìn)生產(chǎn)工藝,比如添加碳捕獲和礦化流程,提高生產(chǎn)線的數(shù)字化水平。
來源:撲克投資家、中國水泥雜志等