Циментовата промишленост е един от най-големите замърсители с парникови газове в света, отговорен за 7-8% от глобалните емисии, около 2,6 гигатона годишно. Това прави намаляването на емисиите наложително. Въпреки това, тя винаги е била смятана за един от най-трудните за декарбонизация сектори, пише Ройтерс.
Производството на цимент не само изисква температури над 1400 градуса по Целзий, но и целта на тази топлина, генерирана предимно с помощта на изкопаеми горива, е да се освободи CO2 от варовика, за да се получи клинкер, който се смила за производство на цимент. В резултат на това повече от половината от емисиите на цимент идват от производството на клинкер.
Проблемът се изостря от очакваното значително увеличение на търсенето на цимент, главно в страните от Глобалния юг. Въпреки това секторът, който доскоро беше олицетворение на „трудно за контролиране“ индустрия, започва да се движи в правилната посока.
Когато фирмата за рисков капитал „2150“, която инвестира в компании, целящи да направят застроената среда по-устойчива, анализира пазара на цимент през 2020 г., нямаше много иновации в тази област.
„Но когато наскоро преработихме картографирането на материалите, имаше повече от 60 компании, занимаващи се с нисковъглероден бетон. И най-важното е, че през последните няколко години финансирането беше налично, за да се помогне за мащабирането на тези иновации“, казва съоснователят на „2150“ Кристиан Ернандес.
Много компании – както производители, така и потребители на цимент – вече имат цели за нулеви нетни емисии. От страна на производителите това включва големи компании като Holcim и Heidelberg Materials.
„Това означава, че циментовата индустрия трябва да бъде преразгледана, защото той е толкова голям фактор за глобалните емисии“, посочва Ийв Поуп, технологичен анализатор в IDTechEx.
Икономическа ефективност
Въпреки че се появяват редица лостове за декарбонизация, само няколко от тях са икономически ефективни в момента, смята Рейчъл Хауърд, директор на програмите за индустриална декарбонизация в Mission Possible Partnership.
Те включват ефективност от страна на търсенето, като например удължаване на живота на сградите, повторно използване на бетон и по-интелигентен дизайн, които заедно биха могли да намалят емисиите с 22%.
„Едно от най-ефективните решения е просто да се строят сгради от дърво вместо от цимент“, казва Ернандес.
Неговата фирма е инвестирала в базираната в Люксембург LEKO Labs, която използва изкуствен интелект и роботика, за да проектира дървени решетъчни конструкции, които могат да се използват за изграждане на дървени сгради от всякакъв размер, замествайки бетона (и стоманата, друг от най-високовъглеродните материали, който е повсеместен в застроената среда) и по този начин избягвайки емисиите на стотици тонове CO2 на дом.
Иновации
Има и компании, като Heimdal и SeaChange, които разглеждат иновативни варианти като въглеродно-отрицателен варовик, създаден от CO2 в морската вода. Други, като Rondo и Antora, използват съхранение на топлинна енергия, за да увеличат използването на възобновяема енергия в производството на цимент, или, както в случая с Biomason и Prometheus Materials, използват бактерии за създаване на биоцимент.
Друга четвърт от CO2 в сектора може да бъде отстранена чрез мерки за намаляване на емисиите от процесите и замяна на клинкера с по-устойчиви алтернативи. Те са известни като допълнителни циментови материали (SCM) и са доминирани от отпадъчни продукти от други индустрии, по-специално летяща пепел от въглищни електроцентрали и смляна гранулирана доменна шлака (GGBS) от стоманодобивната промишленост.
Въпреки че в момента има големи запаси от тези материали, известни като промишлени пуцолани, те не се разглеждат като дългосрочно решение, особено в Европа, тъй като въглищната енергия и доменните пещи се извеждат от експлоатация, за да се намалят емисиите в тези индустрии.
По-обещаващи дългосрочни варианти включват естествено срещащи се поцолани – фина, пясъкообразна вулканична пепел, въпреки че се срещат само в определени, предимно вулканични, региони като централна Франция. Други материали включват рециклиран бетон и калцинирана глина, които се предлагат по целия свят. Но разработването на съоръжения за калцинирана глина изисква разходи за калцинатор за глината и достъп до кариера, което увеличава производствените разходи.
Повече от половината от намаленията на емисиите в сектора ще трябва да дойдат от комбинация от преминаване към други горива, декарбонизиране на енергийните източници и улавяне, използване и съхранение на въглерод (CCS).
Алтернативните горивни варианти за циментови пещи варират от селскостопански отпадъци като ориз или кафеени люспи до промишлени отпадъци, като например използвани гуми.
„Зависи от това какво е налично и колко важно е рециклирането на даден пазар. В Европа 60% от горивото за циментови пещи е алтернативно гориво и някои съоръжения могат да работят с близо 100% алтернативи“, казва Поуп от IDTechEx.
Ролята на улавянето на въглерод
Индустрията няма да може да се декарбонизира без CCS, но това остава скъпо и липсва мащаб. В същото време циментовият сектор вероятно ще бъде ключов двигател в развитието на съоръженията за CCS.
Но все още има редица предизвикателства при разширяването на използването на технологията, смята Фабиен Шарбонел, директор на Световната циментова асоциация:
„CCS изисква значителни разходи както за капиталови разходи, така и за оперативни разходи , и е необходима цяла логистична верига, за да се даде възможност за съхранение или повторна употреба.“
Технологията ще улавя CO2 от производствения процес, който след това може да се съхранява или използва за създаване на нов бетон. Канадската CarbonCure например инжектира CO2 в бетона, където той се минерализира. Процесът не само улавя въглерода, но и прави бетона по-здрав, така че може да се използва по-малко количество, без да се засяга здравината или характеристиките на материала, намалявайки емисиите с 3-5%, посочват от компанията.
Базираната в Обединеното кралство компания за директно улавяне на въздух (DAC) Mission Zero Technologies също вярва, че може да играе роля в намаляването на въглеродния отпечатък на цимента, като осигурява CO2, който може да се комбинира с отпадъчни материали от други индустрии, за да се създадат заместители на варовика, а също така да се използва за „рекарбониране“ на отпадъчен бетон, за да се създадат по-здрави и по-дълготрайни агрегати, които могат да се използват в нов бетон.
Използването на AI и други цифрови технологии
Междувременно, изкуственият интелект и други цифрови технологии се прилагат в днешното производство на цимент, за да се подобри ефективността и да се намалят емисиите незабавно. Стартъп компанията Carbon Re, например, прилага своите инструменти с изкуствен интелект, заедно с усъвършенстваните системи за управление на процесите на инженерния гигант ABB в циментов завод в Хайделберг, Чехия, който вече е намалил потреблението на гориво с 4% и емисиите с 2%.
„Инструментите работят много добре заедно. Освен че намаляват емисиите, те също така подобряват качеството и консистенцията на цимента, защото заводът работи с по-голяма стабилност, както и намаляват отпадъците“, казва Санджит Шевале, глобален ръководител на дигиталните преработвателни индустрии в ABB.
Използването на цифрови инструменти вероятно ще нарасне доста бързо, смята Бодил Реке, глобален мениджър на бизнес звеното за цимент на ABB:
„След като видите, че конкурентите ви прилагат цифрови инструменти и подобряват качеството, това много бързо се разпространява и приемането им протича бързо.“
Сътрудничество
„Ключът към декарбонизацията на индустрията ще бъде сътрудничеството по цялата верига на стойността, съчетано с правителствена намеса“, казва Хауърд от Mission Possible Partnership.
Един пример за това е съоръжението Brevik на Heidelberg Materials, първият в света циментов завод със CCS и част от проекта Longship на норвежкото правителство, който демонстрира улавянето, транспортирането и безопасното съхранение на CO₂ от промишлени източници.
„Има реална сила в държавните организации, които задвижват нещата и координират необходимата инфраструктура по цялата верига на стойността. Има ефекти на кривата на обучение във всяка част от веригата на стойността. Трябва да се случат сега, защото сме само на един инвестиционен цикъл разстояние от 2050 г., предвид дългия живот на циментовите заводи“, добавя Хауърд.
Друг съществен елемент е да се намерят ранни купувачи на нисковъглероден цимент, за да се стимулира търсенето.
„Нуждаете се от силно банково способни купувачи – това биха могли да бъдат правителствата. Те са огромни купувачи на цимент, така че това може да бъде включено в целите за обществени поръчки. Разработчиците на възобновяема енергия са наистина заинтересовани да намалят своя отпечатък, за да могат да бъдат и ранни купувачи и да плащат зелена премия“, казва Хауърд.
Поуп добавя, че докато правителствени стратегии като обществените поръчки и регулирането на декарбонизацията в крайна сметка ще имат най-голяма роля в стимулирането на търсенето на зелен цимент, дейността на частния сектор ще остане от решаващо значение. Ключови примери включват инициативата ConcreteZero на Climate Group, фокусирана върху създаването на пазари за нисковъглеродни продукти, и коалицията First Movers, с ангажименти, представляващи годишно търсене от 16 милиарда долара за нововъзникващи климатични технологии до 2030 г.
Центърът за първи доставчици на коалицията представя иновативните и нововъзникващи циментови и бетонни продукти, необходими за декарбонизация на света до 2050 г., позволявайки на купувачите да видят какви опции са налични.
Една от представените компании, Cambridge Electric Cement (CEC), е разработила първия в света процес за производство на нисковъглероден, рециклиран цимент, като го обработва чрез същите електродъгови пещи, които се използват при рециклирането на стомана. Очаква се търговското му производство да започне тази година.
Регулациите ще оформят развитието на сектора
Регулирането също ще бъде от решаващо значение за развитието на сектора, като например правилата на Франция относно праговете на въплътените емисии, които изискват емисиите да се намалят от 2030 г.
„Това дава яснота на строителния сектор относно необходимостта от определяне на продукти с ниски емисии. Виждаме как както производители, така и клиенти се обединяват и казват, че искат това. Но е важно също така решенията да са съвместими със съществуващите производствени процеси, което е една от причините индустрията да залага на CCS. Циментовите заводи издържат много дълго време и индустрията е много консервативна. CCS е скъпо, но не е нужно да променяте начина, по който произвеждате цимент, за да го използвате. Най-успешните циментови технологии за декарбонизация ще бъдат тези, които най-малко нарушават веригата за доставки и съществуващите заводи“, посочва Поуп.
Не може да се отрече, че циментовият сектор все още е едва в началото на своето пътуване към устойчивост, но също така процес, който изглеждаше невъзможен дори за обмисляне преди няколко години, сега е в ход, като решенията се появяват по цялата верига на стойността. В резултат на това въздействието на циментовата индустрия може да се промени драстично през следващите няколко години.
