시멘트의 대규모 탄소 문제 해결

새로운 기술과 새로운 성분은 시멘트 및 콘크리트 생산으로 인한 막대한 탄소 배출을 크게 줄일 수 있습니다.

콘크리트는 건물, 도로, 보도, 교량, 상상할 수 있는 거의 모든 구조물의 기초 등 어디에나 있습니다. 우리는 지구상의 다른 어떤 재료보다 더 많은 콘크리트를 만들고 있으며, 특히 중국과 인도의 글로벌 개발로 인해 그 양이 증가하고 있습니다. 시멘트(콘크리트에 모래나 쇄석을 함께 고정시키는 분말 바인더)는 지구상에서 가장 에너지 집약적인 제품 중 하나입니다. 여기에 사용된 석회석은 거의 전적으로 화석 연료로만 연소되는 거대한 가마에서 최대 섭씨 1,450도(화씨 2,640도)에서 구워집니다. 관련된 화학 반응은 부산물로 더 많은 이산화탄소를 생성합니다. 1kg의 시멘트를 만들면 1kg의 CO2가 대기 중으로 배출됩니다. 전 세계적으로 매년 시멘트 및 콘크리트 생산은 인간이 배출하는 전체 CO2 배출량의 9%를 차지합니다.

사회는 한 세기 동안 거의 같은 방식으로 시멘트와 콘크리트를 만들어 왔습니다. 시험 결과 혼합물에 포함된 시멘트의 일부를 소성(연소) 점토나 강도 손실 없이 비산회 및 슬래그와 같은 폐기물로 만든 성분으로 대체할 수 있지만 배출량은 더 적은 것으로 나타났습니다. 수요를 충족할 만큼 공급이 충분하지 않지만 이러한 대안을 통해 CO2를 어느 정도 줄일 수 있습니다.

다른 대체 재료 및 프로세스는 배출량을 크게 줄일 수 있습니다. 일부는 이미 확산되고 있습니다. 다른 것들은 실험적입니다. 대부분의 시멘트와 콘크리트는 사용되는 장소와 가까운 지역적으로 또는 지역적으로 제조되기 때문에 대체 재료의 가용성, 사용을 허용하기 위한 개정된 건축 표준, 개조 및 시장 수용을 위한 자본 비용이 모두 실질적인 과제입니다.

시멘트 제조에는 많은 양의 에너지가 소비되며, 그 중 대부분은 CO2를 배출하는 화석 연료에서 발생합니다. 특정 단계에서는 CO2를 직접 배출하는데, 특히 석회 생성(3단계)과 경화제인 클링커(4단계)가 발생합니다. 화석 연료를 재생 가능 에너지원으로 교체하고 생산 전반에 걸쳐 효율성을 높이면 탄소 배출량을 최대 40%까지 줄일 수 있습니다. 클링커에 다양한 원료를 사용하면 나머지 60%의 탄소 배출량을 크게 줄일 수 있습니다. (표시된 공정은 소위 건식 가마에 대한 것이며 훨씬 더 많은 에너지를 사용하는 습식 가마를 대체했습니다.)

1. 석회암을 채굴하고 갈기

작동 방식: 석회석이나 백악과 같은 탄산칼슘을 함유한 광상은 채석장에서 채굴되며, 여기에는 규소, 알루미늄 또는 철을 함유한 소량의 점토가 포함될 수 있습니다. 재료를 10센티미터 미만의 크기로 분쇄한 다음 생가루라고 하는 분말로 분쇄합니다.

개선할 여지:석회석 대신 현무암으로 시작하거나 폐CO2로 생산된 '탄소음성석회석'(2단계)을 사용하여 배출량을 최대 60~70%까지 줄입니다.

2. 생식을 예열하세요...

작동 방식:가마 위의 방에 있는 생가루는 가마의 뜨겁고 소용돌이치는 배기가스에 의해 700°C까지 가열되어 습기를 제거합니다.

개선할 여지: 산소가 풍부한 공기를 태워 CO2 배출을 줄입니다. CO2 포집 장비를 추가하면 배출량을 최대 60%까지 줄일 수 있습니다. 폐CO2를 활용하여 탄소음성석회석을 만듭니다(1단계). 화석 연료 대신 바이오매스나 폐기물을 태워 가마를 가열합니다.

3. ... 그리고 식사를 라임으로 변환

작동 방식: 예열된 식사는 가마 상단 바로 위와 내부의 연소실에서 750~900°C로 연소되어 탄산칼슘이 산화칼슘(생석회)과 CO2로 전환됩니다. 이 단계는 원료에서 배출되는 CO2의 60~70%를 차지하며 전체 시멘트 생산 과정에 사용되는 전체 연료의 약 65%를 소비합니다.

개선할 여지: 산소가 풍부한 공기를 태워 CO2 배출을 줄입니다. CO2를 포집하기 위한 장비를 추가합니다. 재생 가능 에너지로 작동하는 전기 가마를 사용하여 2, 3, 4단계의 배출량을 30~40% 줄입니다.