水泥是世界上使用最广泛的建筑材料之一，产量已达世界最高水平4.3十亿万吨/年，2014年和成长5％至6％，每年。今天,它是占5.6%全球二氧化碳（CO2）排放量和主要贡献者气候变化 - 如果水泥行业是一个国家，这将是世界第三大排放国。为了保持在摄氏全球变暖2度，水泥的碳强度必须降低到接近零，只要技术上可行。

幸运的是，正确的政策和技术可以使水泥生产成为净气候效益。在其使用寿命和拆除后，水泥自然会被捕获很大部分人的其制造过程中排放的二氧化碳。当这个效果与碳捕获和储存（CCS），能效技术和生物燃料或电气化组合，水泥可除去更多的CO 2比其添加到大气中。

在新书中《设计气候解决方案:低碳能源政策指南》我和我的合著者确定了一系列政策，如碳定价、行业效率或排放标准，以及政府研发(R&D)支持，以帮助确保必要的技术存在，并激励它们的使用。

我们的研究显示（PDF）的是，根据程度的热燃料供给被脱碳，53％和80％之间的CO 2捕获速率会使水泥碳中性，以及更高的CCS捕获率达到净碳基负极水泥。这提供了一个世界里，简单地建造建筑物和基础设施减少大气中二氧化碳的浓度，有助于应对气候变化的斗争的前景。

水泥排放的成分

水泥是具体的组成部分，并60％到70％（PDF）其制造排放来自石灰石分解成CO 2（其被释放到大气中）和石灰。大多数剩余的二氧化碳排放量来自燃料燃烧，通常煤，热输入材料。

要防止全球变暖达到危险水平，就必须在本世纪晚些时候将二氧化碳排放量降至零。事实上,大多数的场景要避免危险的全球变暖，就需要“负排放”——比如在21世纪后期将二氧化碳从大气中去除的策略。

我们面临的挑战是找到在全球范围内行之有效的低成本的碳减排技术。因为水泥在世界范围内已经被大量使用，它是一种被忽视的这是一个很有前途的二氧化碳减排方案。

水泥可以去除大气中的CO2

制造后，水泥经历“碳化”方法，其中混凝土暴露于CO 2和湿度缓慢键与CO 2，在存储矿物形式的碳。由于混凝土是多孔的，CO2慢慢会扩散到混凝土，碳酸化水泥为60毫米或以上的深度超过了数年。

虽然许多（自动PDF下载）学习有探索碳化，一Xi等人最近的研究提供了世界范围内碳酸化过程速率和强度的最佳估计，发现大约三分之一的水泥过程排放(石灰石分解排放)在头两年内被重新吸收。经过几十年的发展，这一比例上升到48%左右。

当自然碳化与脱碳或提高水泥制造的能源效率的措施，以及捕捉水泥制造过程中排放的二氧化碳的技术相结合时，它可以导致大气中二氧化碳的净减少。

减少水泥生产中二氧化碳的政策

为了使负碳水泥可能，水泥制造商必须采用新的技术。有几个策略可以提供激励和行业，包括帮助：

• 碳定价如碳税或总量管制与交易制度，给予该水泥制造财政奖励安装碳捕获设备和其他升级。
• 工业节能要么工业过程排放标准有助于确保所有生产符合最低要求，夯实滞后生产者或设施。
• 政府研究及发展支援该驱动器向下新技术的成本，包括碳捕获，新生物燃料和用于发电在水泥制造中使用的高温的新颖技术。

采取措施减少二氧化碳的水泥

水泥制造商可以采取多种减少二氧化碳排放的选择:

• 热能效率:可以减少用于将热输入材料的燃料的量。例如，水泥制造可以使用干法窑，它使用具有较低水分含量的输入材料，需要这样更少的能量来蒸发水。类似地，它们进入窑之前，使用一个预煅烧器和多级预热器可以干的输入材料。
• 燃料转换和电气化:在世界范围内，70%的水泥热能需求是由煤来满足的。生物质和废弃燃料可以代替煤。长期的选择可能存在的电气化的热量产生，如感应加热或微波加热。
• 提高混凝土的强度：一些建筑设计可以使用较少的水泥或混凝土，同时保持必要的强度。例如，使用弯曲的织物模具来塑造混凝土可以减少了混凝土使用40％相对于标准几何图形与锐角和角落。其他技术包括使用高强度混凝土混合物或CO2注入混凝土而变硬。
• 提高建筑寿命：更多的时候混凝土建筑物必须更换，更具体的，必须生产。今天，混凝土建筑(PDF)过去不到80年里，在世界的不到40年的东亚。随着高层建筑的质量和适当的保养，混凝土结构可能会持续超过200年。
• 碳捕获和封存：碳捕获系统必须针对过程排放和燃烧排放。这些系统分为两类:燃烧后技术旨在将二氧化碳从废气中分离出来，通常依赖于二氧化碳的化学吸收(例如胺)。氧燃料技术使燃料与纯氧而不是空气发生反应，产生更纯净的二氧化碳流，并能捕获处理二氧化碳。

到2050年达到碳中和

国际能源机构(IEA)和全球水泥可持续发展倡议(Global Cement Sustainability Initiat必威体育2018ive)估计，从2015年到2050年，全球将生产1570亿吨水泥。我们以国际能源机构的预测为基准，增加了碳化的影响，并调查了实现碳中性水泥的碳捕获率。80%的捕获率足以抵消所有的燃烧和过程排放。如果热能燃料供应可以完全脱碳，那么只需要捕获53%的二氧化碳排放。

浇筑混凝土可以减少二氧化碳的排放

许多选项可以降低水泥生产的排放，甚至使之成为净气候惠益。包括碳定价，行业效率和排放标准，和政府支持R＆d的 - - 恰当的政策集可以帮助确保必要的技术商业化，并通过业界采用。由于天然水泥碳化，脱碳水泥的挑战是低于它可能会出现。

根据热燃料供应的脱碳程度，53%到80%的二氧化碳捕获率将使水泥碳中性，而更高的CCS捕获率有助于实现净碳负水泥。这为我们提供了这样一种前景:在这个世界里，简单地建造建筑物和基础设施就可以降低大气中的二氧化碳浓度，并为应对气候变化做出贡献。