绿色建筑：新技术创造更少污染的水泥-华尔街日报
Yusuf Khan
作者：尤素夫·汗2023年8月24日上午1:00 ET|WSJ Pro全球大多数主要城市对住房的需求不断增加，这与减少温室气体排放的努力日益矛盾，因为建筑项目的基本构件——混凝土和水泥——极其污染。
根据咨询公司麦肯锡的数据，如今大约有7%的碳排放来自水泥生产，使其成为排放最高的工业部门之一。
“混凝土是一种必不可少的建筑材料，”全球水泥和混凝土协会的水泥、创新和ESG主任克劳德·洛雷亚说。“到2050年，四分之三的基础设施尚未建成。”
传统波特兰水泥中约90%的排放来自生产熟料——将水、砾石和沙子固定在一起的粘合剂，它几乎占最终产品的四分之三。
通常情况下，熟料是通过在旋转窑中加热石灰石和黏土至摄氏2700度以上来制造的。煤炭通常用于为这些窑提供动力。大约三分之二的熟料排放来自加热石灰石时释放的气体，其余的来自燃料燃烧产生的热量。
这一过程已经复制了几千年，但现在公司们正在寻求改变。解决这一问题的方法包括提高能源效率、使用更清洁的燃料、捕获产生的碳排放以及转向替代原材料。
提高效率
工业寻求改善水泥生产可持续性的一种方式是通过提高效率。
英国初创公司Carbon Re旨在通过采用人工智能和机器学习来优化燃料使用。据Carbon Re联合创始人艾丹·奥沙利文表示，该行业的主要问题之一是燃料浪费，他说，煤炭的不同品质意味着大多数生产商通常使用过多的煤炭来生产熟料。
该初创公司正在分析多家生产商的实际燃料使用情况，以训练其机器学习算法来预测特定燃料来源和生产目标所需的最佳燃料。他说：“我们希望优化燃料消耗过程，使您只使用足够的能量来获得所需的化学反应。”
小幅改进可以积少成多地产生可观的减排效果。奥沙利文表示：“燃料节约2%相当于每个工厂节省数万吨碳排放。”他补充说，这一发展也具有更广泛的影响：“在重工业中使用人工智能的机会巨大，这些行业的碳排放占到了20%。”
其他人则试图彻底改变燃料类型。Cemex，全球最大的水泥生产商之一，一直与瑞士的Synhelion合作，使用太阳能而不是煤炭生产熟料。去年，两家公司表示他们在西班牙的试验项目生产了无化石燃料的熟料。
根据这种方法，镜子将太阳光集中到Synhelion的太阳能接收器中，用于加热窑炉，温度约为摄氏2700度，从而在没有化石燃料的情况下制造熟料。“我们正在消除化石燃料的燃烧，同时也获得高温热能，”Synhelion的联合首席执行官兼联合创始人Gianluca Ambrosetti说。
这两家公司目前正在努力确定是否可以通过向其工艺添加热能储存来实现连续循环的过程。他们计划到2030年实现商业化生产太阳能动力熟料。
碳捕集
Synhelion还计划在其模型中增加碳捕集，以吸收石灰石释放的二氧化碳，并减少燃烧产生的排放。国际能源署将碳捕集、利用和储存视为减少该行业排放的手段，但目前吸收速度较慢。在其2050年零排放场景中，国际能源署表示，“到2030年，该行业需要全球储存8%的二氧化碳，而今天的储存量几乎可以忽略不计。但在这一领域的部署和投资进展仍然有限，这些技术目前仍处于相对早期的发展阶段。”
海德堡材料，全球最大的水泥生产商之一，正试图改变这一现状。海德堡目前正在挪威布雷维克的工厂旁建设一个碳捕集和储存设施。该公司计划在明年年底开始从生产过程中捕集排放，全面运行时每年可吸收大约40万吨。这将是世界上第一个在水泥工厂建立大规模碳捕集站点。
海德堡选择了所谓的胺捕集技术，使用化学溶剂通过化学反应捕集和吸收二氧化碳排放。然后，这些二氧化碳被液化，并由Shell、Total和Equinor的新合作伙伴关系运送到卑尔根市附近的海床下储存。
“基本上，当我们考虑脱碳时，这是水泥行业中一个重要的杠杆，”海德堡的传播总监克里斯托夫·博伊梅尔堡说。“如果你想解决这些排放问题，CCUS是我们需要考虑的一种技术，”他补充道。
新材料
总部位于特拉华州的帕坦纳公司避免使用波特兰水泥作为粘合剂，而是依赖自然化学成分。这家公司由前NBA球员里克·福克斯于2020年共同创立，利用了来自淡化厂的盐水和钢铁生产废料矿渣的组合来创造一种新型水泥。
“我们拿矿渣和盐水，这两种回收材料，放在一起，并在常温下混合它们，所以我们不需要用于生成水泥的多余热量，”福克斯说。除了创造一种替代水泥外，这个过程还会吸收二氧化碳，因为这两种材料发生反应。
Partanna表示，新型水泥与传统的波特兰水泥一样坚固，因为它使用卤水作为原材料，所以如果暴露在海水中会变得更坚固——这对海堤、防洪设施以及受飓风风暴潮影响的地区的墙壁来说是特别有用的特性。
Fox出生在巴哈马群岛，他说2019年飓风多利安对他的家乡岛屿的影响凸显了贫困地区对更坚固建筑材料的需求，这些地区更容易受到气候变化影响。“我通过自己作为巴哈马人的个人求生努力而产生了兴趣，想要了解我们在气候影响方面处于世界的什么位置。”
Partanna目前正在与巴哈马政府合作，使用他们的水泥建造1000套经济适用房，并且还在与一家拉斯维加斯的酒店业者商谈为一个新项目提供他们的水泥。
请写信给Yusuf Khan，邮箱为[email protected]
刊登于2023年8月25日的印刷版上，标题为“公司寻求创造更少污染的水泥”。