水泥產業是國家基礎工業之一,舉凡大樓、橋梁、隧道等建築皆須要使用水泥製造。隨著全球人口增加,全球水泥與混凝土協會(GCCA)預測,2050年全世界所需要的建築當中,有四分之三目前仍未建造。由此可見,全球對水泥仍將有十分可觀的需求。
問題是,製造水泥是高碳排產業。根據麥肯錫(McKinsey)數據,全球7%碳排來自於水泥製造,是碳排放量最高的產業之一。例如在澳洲,每生產1公噸水泥,就會釋放出0.82公噸二氧化碳。為了對抗氣候變遷,世界各國陸續宣示2050淨零排放,水泥產業將是實現這項倡議的關鍵所在。
全球水泥與混凝土協會提出2050年水泥及混凝土的淨零排放計畫,承諾10年內將水泥碳排放量減少25%。那麼,水泥產業該如何減碳?
《華爾街日報》報導:Building Green: New Technologies to Create Less Polluting Cement
水泥製造有3步驟,90%溫室氣體來自熟料燒成
首先,我們得了解水泥的製程。
目前全球廣泛使用的水泥屬於波特蘭水泥,製程可以分為3個步驟:生料研磨、熟料燒成、水泥研磨。生料研磨過程中,製造廠先混合石灰石、黏土、矽砂與鐵渣等原料成為生料;接著進入熟料燒成製程,生料被送入旋窯、以攝氏1,450至1,500度高溫將其燒至半熔融狀態,再加以冷卻,便成為熟料。至於最後一步-水泥研磨流程,製造廠將熟料研磨至標準細度,水泥就此完工。這種水泥製程已經沿用千年,但水泥製造商正在尋找改變的方式,以求降低製程的碳排。
在這3個製程當中,90%碳排來自於熟料燒成階段。在這期間,生料加熱變成熟料,其中有三分之二碳排來自於石灰石加熱所釋出的二氧化碳,剩下三分之一則來自於加溫時所燃燒的煤礦。若能在此階段下功夫,就能帶來顯著效果。以下4種方式,是水泥業者在嘗試的減碳方式。
提高效率:用AI計算燃料用量,能降低數萬噸碳排
最直觀的作法,就是提升舊有製程的能源效率。水泥製造業最主要問題之一是燃料浪費,英國新創Carbon Re使用AI與機器學習計算,試圖提高製造廠的燃料使用效率。這款AI能根據燃料來源、生產目標等多元資訊,精算最佳燃料用量,就算每次燒製都只節省數個百分點,累積的減碳量仍舊很可觀。Carbon Re聯合創辦人Adian O'Sullivan表示,每節省2%燃料,每家工廠就能降低數萬噸碳排。