水泥如何一步步成为碳排放巨头,未来又将被如何取代?

2019-1-6 编辑:admin 阅读次数:
  导读:水泥,是目前地球上消费量仅次于水的资源,它普遍应用于建筑行业,是人们非常熟悉的建筑材料。在城市建设工程当中,随处可见背着滚筒的水泥车来回穿梭,车上倾倒出的青灰色浆状物在建筑工人的浇筑下变成城市的一部分。 而现在,它也成为了全球碳排放量的一大源头。 那么它是怎么...
水泥,是目前地球上消费量仅次于水的资源,它普遍应用于建筑行业,是人们非常熟悉的建筑材料。在城市建设工程当中,随处可见背着滚筒的水泥车来回穿梭,车上倾倒出的青灰色浆状物在建筑工人的浇筑下变成城市的一部分。

而现在,它也成为了全球碳排放量的一大源头。

那么它是怎么成为碳排放巨头的?

人类早先使用水泥的记录在约8000年前,这种建筑材料被叙利亚和约旦地区的古代居民用来制作地板、楼房和地下储水室,彼时水泥还寂寂无名。一直到18世纪至19世纪之间,才由工程师John Smeaton和水泥制造商William Aspdin等人先后尝试了不同的水泥配方,创造出了广泛应用于水泥行业的波特兰水泥。

(图片来源于网络,侵删)

由于水泥的制作原料:石灰石、砂石和黏土极易开采,造成了水泥造价低廉;同时水泥制作周期短,制作过程也不复杂,对制作环境几乎没有要求;再加上水泥成型快,成型后坚固耐用,种种优势使得它在20世纪50年代以后产量迅速增加。时逢二战结束,各个国家都扑入发展浪潮当中,驱动了水泥产量的增长。

从1970年到2018年,全球水泥产量从5亿公吨涨到了45亿公吨,涨了八倍,水泥俨然成为建筑材料中的头牌。

在20世纪末期至今,中国在开放引资发展和加速城市化进程的双重需求推动下成为世界水泥生产与消费大国,据BBC报道,在2011年至2013年间中国的水泥用量甚至比美国在整个20世纪期间的用量还多。目前,中国依旧包揽了全球约一半的水泥生产量和水泥生产中的碳排放量。

水泥产业的碳排放主要来源于水泥熟料的生产过程,这一过程中作为原料的石灰石、黏土和其他杂质会先被研磨成粉末,之后送入锅炉中高温煅烧,而原料当中的大量碳元素会在整个熟料生产过程中与氧结合,释放出二氧化碳。从炉温加热到炉内煅烧,水泥熟料生产过程导致的碳排放占据了整个水泥行业排放量的90%。

然而近年来全球环境的紧张局势开始让人们意识到水泥对气候变化的负面贡献,就在刚结束不久的全球气候峰会上,水泥行业人士也参与了关于实现《巴黎协定》的行动细则讨论中,会议认为,如果要实现《巴黎协定》的目标,水泥产量在2030年之前必须下压至少16%。

在过去几十年间,就环境方面水泥行业也受到了越来越严格的审查。

而水泥行业也在寻找对环境更加友好的生产过程和替代产品。据英国皇家国际事务研究所的说法,在过去的几十年里,行业生产商通过提升能源效率和废料回收用作燃料等措施,已经将每公吨水泥生产的碳排放量降低了18%。

与此同时,一个提供了全球35%的水泥产值的协会——“水泥与混凝土协会”成立,该协会在今年的气候峰会上表达了坚持可持续发展的决心。

但事实上只要传统水泥不摆脱熟料煅烧,碳排放问题就依旧棘手。英国皇家国际事务研究所的副研究主管Felix Preston表示,传统行业的种种努力正在逼近他们所能做到的极限,在此之后,只有研发不依赖于熟料的新型水泥才能真正解决碳排放问题。

这种新型水泥的成型原理与珊瑚类似,先将沙石等原料填入模具中,再注射入微生物进行生化反应,生成水泥,经过Ginger Krieg Dosier多年的改进,现在该实验反应只需要四天就能完成,全程可在室温下进行,不需要消耗化石燃料或煅烧来对原料加热。

但面对已经成熟的传统水泥行业,新水泥的应用依旧相当受限,这实际上不难理解,在工业生产中水泥的优势主要就在于它生产和使用的方便低廉。诚然,新技术能大幅降低碳排放量,但建筑商不得不考虑的是,提高了生产成本和周期之后,在换来减少90%的碳排放之外,能否依旧保证商业利润?

彻底抛弃煅烧的技术尚未成熟,改进传统方式的收效又逐渐达到极限,水泥行业来到了两难的关口。

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