El cemento produce emisiones inevitables
En segundo lugar solo al agua, el concreto es el materials más consumido en la Tierra con una producción anual de aproximadamente 4 mil millones de toneladas. La industria es responsable del 7%: el 8% de las emisiones antropogénicas globales y más del 3% de la producción whole de energía international. El noventa por ciento de las emisiones de concreto provienen de su ingrediente principal, Cement, que produce 1 tonelada de CO2 por tonelada de cemento.
Si bien las compañías de productores líderes informan datos a nivel de planta, el seguimiento del 100% de las emisiones de la industria actualmente es inviable. El 60% de las emisiones se deben a la calcinación de piedra caliza donde la piedra caliza (caCo3) se descompone en co2 y lima (cao). Un 40% adicional de las emisiones provienen de la quema de combustibles fósiles para alcanzar temperaturas de horno de 2,000 ° C o más, y otros pequeños pasos.
Las soluciones en varias etapas de desarrollo están surgiendo, pero no están en camino de cumplir con Web-Zero para 2050. La industria tiene como objetivo reducir el 20% de CO2 emisiones por tonelada de cemento y 25% de CO2 emisiones por tonelada de concreto para 2030. En 2022, la reducción de CO2 por tonelada de cemento period solo del 2.2%, muy por debajo del objetivo. Para cumplir con estos objetivos, se requieren inversiones acumuladas de $ 20B para 2030 para soluciones de cemento bajas de carbono y $ 60B-$ 120B para 2050, cube el Asociación World de Cemento y Concreto (GCCA).
La buena noticia es que rastreamos un año récord en innovación de cemento en 2024. Las principales soluciones incluyen, entre otras, sustitutos de clinker, fuentes de flamable alternativas y captura de carbono.
Sustitutos de clinker
Existen soluciones de maduración y desplegadas comercialmente que integran materiales industriales a partir de la minería, la construcción, la demolición, los desechos peligrosos e incluso agrícolas. Estos sustitutos se conocen como Materiales Cementiciosos Suplementarios (SCM) y hay cientos de ejemplos. El cemento convencional varía de $ 30- $ 80/tonelada, mientras que el cemento bajo en carbono es de $ 65- $ 130/tonelada. El cemento bajo en carbono promedia una prima del 75% en comparación con el cemento convencional. El uso de otras fuentes ampliamente disponibles y rentables como las arcillas de bajo grado o los puzolanos naturales (roca volcánica) están popularizando.
Reciclaje de carbono SECUSTSER CO2 en alimentos reactivos que incluyen vidrio triturado, cenizas volantes y escoria de acero para su utilización en hormigones y otros productos de alto valor como plásticos y recubrimientos. Actualmente está pilotando su tecnología en la planta de cemento Mississauga de CRH en Canadá después de recibir inversiones de CRH Ventures en 2023. El reciclaje de carbono también está probando su tecnología con Holcim, CEMEX, Titan Cement Group y otros.
Combustibles y electrificación alternativos
Estos combustibles pueden derivarse de una mezcla o el uso completo de materiales de desecho industriales, subproductos o biomasa. Agregan $ 5- $ 10/toneladas de cemento en promedio y están en un TRL 9. Otras fuentes de flamable baja en carbono como el hidrógeno verde producido a través de la electrólisis son extremadamente caras con un TRL 5-6, pero algún día tienen un impacto.
La electrificación está cerca de un TRL 3, pero aunque aún está temprano en el desarrollo, puede compensar significativamente las emisiones de carbono hasta en un 40%, 87% o más cuando se usa en combinación con materias primas precalcinadas. Los costos exactos de electrificación son difíciles de calcular debido a varios parámetros que son específicos de la ubicación y la producción, pero que pueden ser del 27% – 45% del costo whole por tonelada de cemento.
Cemvision Reutiliza los desechos industriales como materia prima, típicamente de escoria de acero y desechos mineros, y utiliza hornos o plasma eléctricos. Es un requisito de plantas de cemento que fallan en Europa al modernizar con electrificación y luego producir su cemento bajo en carbono. CemVision se está acercando a una demostración piloto en 2025 con una capacidad de 4.000 toneladas por año.
Captura de carbono
Captura de fuente puntual (PSC) para emisores industriales es una solución implementada comercialmente disponible para la industria del cemento en este momento. A menos que tengas $ 1B para construir una instalación de capturaentonces PSC es la opción más viable y única. Esta tecnología se está ampliando rápidamente con una mayor adopción en la escala de panorama a principios de la década de 2030. Otras tecnologías de captura como Direct Air Seize (DAC) son significativamente más caras y no aumentarán hasta la década de 2040. La instalación de captura más grande y primera apuntando específicamente a las emisiones de cemento comenzó a operar en enero de 2024 en las instalaciones de CNBM en Qingzhou Zhonglian, China con una capacidad de 200,000 toneladas por año.
La captura de carbono puede integrarse, como en el caso de Leilac. Su tecnología calienta a través de un reactor especial donde los gases de escape del horno se mantienen separados de los gases de proceso. Esto permite la captura de puro co2 como se libera de la piedra caliza. También existe el potencial de electrificación del calcinero para reducir las emisiones del flamable. Leilac está implementando una primera instalación en su tipo junto con su empresa matriz, Calixen el sur de Australia, para producir emisiones cercanas a cero y suministro de lima y suministro industrial capturado2 Emisiones al proyecto photo voltaic de metanol para la creación de combustibles de transporte bajo en carbono para el sector de envío.
La captura de carbono también se puede realizar después de la combustión para capturar las emisiones del gasoline de combustión. ArdienteLa tecnología de separación de gases de gasoline utilizando membranas puede filtrar con precisión CO2 de gasoline de combustión. Su tecnología es compacta y modular, ajustada dentro de cualquier instalación de cemento. Incluso ha discutido la implementación de su tecnología en un modelo de captura como servicio (CAAS) en el que los emisores no tienen que enfrentar un alto gasto de capital. Más bien, Ardent actuará como un proveedor de servicios de captura. Se recauda más de $ 16.5 millones de Solvay Ventures, Chevron Know-how Ventures, Technip Ventures y más.
Alto Capex y pocos incentivos económicos han ralentizado el progreso
El cemento es una industria de $ 410B, y la demanda de TI aumenta, especialmente en las regiones en desarrollo en África y Asia. Cumplir con esas crecientes demandas de urbanización requerirá aún más escala de la capacidad precise. El cemento Portland ordinario (OPC), la composición tradicional de cemento, se considera el único materials para satisfacer estas demandas. Esto se debe a la amplia disponibilidad de un ingrediente importante y barato, piedra caliza.
No es coincidencia que las ciudades metropolitanas estén siempre dentro de una mina o cantera de piedra caliza. Esta ubicación conjunta ayuda a reducir el costo del transporte y el almacenamiento a las áreas con la mayor demanda. Pero esto ha resultado en mercados fragmentados regionalmente (generalmente un radio de 200 km) dominado por solo unos pocos titulares que tienen un management casi completo sobre sus respectivas cadenas de suministro. Solo el 3% de la producción international de cemento period un bajo materials de cemento de carbono en 2023, lo que significa que el 97% del mercado está esperando ser atacado, según el Agencia Internacional de Energía.
Para los innovadores que implementan sustitutos de clinker, deben estar ubicados cerca de una cantera a través de una asociación con un propietario de la demanda. Sin él, la escala de volúmenes comerciales de más de 300 mil toneladas por año nunca será económicamente viable. Esto significa que eventualmente habrá una consolidación significativa para tener en cuenta las restricciones geográficas, comparable a la industria minera minera. Actualmente, no hay proyecciones de materiales de cemento bajo en carbono que puedan satisfacer las demandas de la urbanización en estas áreas.
En regiones con acceso a fuentes baratas y confiables de energía renovable, veremos electrificación, electricidad o plasma, despegará en la década de 2040, según el Comisión de transiciones energéticas. Pero en otras regiones en desarrollo, la electrificación será significativamente demasiado costosa para la adopción de la escala common. En estas regiones, surgirán combustibles alternativos de los desechos agrícolas y otras fuentes como alternativas viables a los fósiles. Los titulares como Cemex y Cementa ya han comenzado a integrar biocombustibles. Del mismo modo, el hidrógeno verde es una fuente potencial de flamable. Pero los costos altos de los boletos para los electrolizadores significan la absorción en el período cercano es poco possible.
El cemento es un problema de infraestructura
Después de leer de Deb Chachra «Cómo funciona la infraestructura«, Comencé a comprender más de las complejidades que enfrentan los sistemas esenciales dentro de las industrias de cemento y concreto. La construcción de cualquier infraestructura es una tarea monumental, especialmente con opciones de financiamiento limitadas para nuevas instalaciones o falta de apoyo del sector público, solo un par de barreras que enfrentan las soluciones de cemento bajo en carbono. Pero, ¿por qué cambiar los fundamentos de la producción de cemento cuando todo lo que realmente necesitamos es descarbonizar el materials y sus métodos de producción?
