水泥是世界上最常用的建筑材料之一，生产达到2014年43亿吨/年和成长每年5％至6％。今天，它是负责5.6％全球二氧化碳（二氧化碳）排放和气候变化的主要贡献者 - 如果水泥行业是一个国家，这将是世界第三大发射器。保持低于2摄氏度的全球变暖，在技术上可行，水泥的碳强度必须减少到接近零。

幸运的是，正确的政策和技术，可以使水泥制造业的净气候惠益。在它的生命周期和拆迁后，自然水泥捕获一个显著分数在制造过程中发出的二氧化碳。当这种效果与碳捕获和储存（CCS）相结合时，能量效率技术和生物燃料或电气化，水泥可以去除比它增加大气的更多CO2。

在新书中“设计的气候解决方案：政策指南低碳能源”我的合着者和我确定了一套以帮助政策，如碳定价，行业效率和排放标准，和政府研究与发展（R＆d）的支持确保了必要的技术是存在的激励其使用。

我们的研究显示（PDF）即根据程度的热燃料供应脱碳，CO 2捕获率为53％和80％，将使水泥碳中性，较高的CCS捕获率实现净碳负水泥。这提供了一个世界的前景，即简单地建造建筑物和基础设施减少了大气二氧化碳浓度，并有助于抵抗气候变化。

水泥排放的组成

水泥是混凝土的组成部分，60％至70％（PDF）它的制造排放来自石灰石中的崩溃进入二氧化碳（其被释放到大气）和石灰。大多数剩余的二氧化碳排放来自燃烧燃料，通常是煤，加热输入材料。

防止危险的全球变暖的水平需要减少二氧化碳排放量为零本世纪以后。实际上，大多数情况下这避免危险的全球变暖涉及“负排放” - 如从大气中21世纪后期的清除二氧化碳的策略。

我们面临的挑战是寻找除碳，在全球范围内的工作成本效益的技术办法。由于水泥在世界范围内巨大的数量已被使用，它是一个忽视并承诺为CO2删除选项。

水泥可以从大气中去除二氧化碳

在制造之后，水泥经历“碳酸化”方法，其中暴露于CO 2和湿气的混凝土与CO 2缓慢键，以矿物形式储存碳。因为混凝土是多孔的，CO2慢慢地可以扩散成混凝土，碳化水泥的深度为60毫米或更长的时间。

虽然许多（自动PDF下载）学习有探讨碳化，A最近的一项研究曦等人提供了碳化处理全球的速度和幅度的最好的估计，大约发现水泥的过程中排放的三分之一（从石灰石分解排放）被重新吸收了前两年之内。经过几十年的过程中，这一比例上升到48％左右。

当自然碳化与措施脱碳或改善水泥制造的能量效率，以及技术，以水泥制造过程中排放的CO2捕获相结合，它可以导致净大气中的CO2降低。

政策，以减少从水泥制造的二氧化碳

为了使碳负水泥成为可能，水泥制造商必须采用新技术。有几项政策可以为行业提供激励和援助，包括：

• 碳定价，如碳税或概要贸易系统，为水泥制造商提供金融激励，以安装碳捕获设备和其他升级。
• 工业能源效率或者工业过程排放标准这有助于确保所有生产者满足最低要求，支持滞后的生产商或设施。
• 政府研发支持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。

减少水泥的二氧化碳的措施

水泥制造商可以追求一些减少二氧化碳排放的选项：

• 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，水泥的热能需求的70％是由煤。生物质和废弃物燃料可替代煤。长期备选方案可能存在的产热的电气化，如感应或微波加热。
• 压力增加：一些建筑设计可以使用更少的水泥或混凝土，同时保持所需的强度。例如，当使用弯曲的织物模具成形混凝土罐减少多达40％的混凝土相对于具有锐角角部和标准的几何形状。包括使用高强度混凝土混合其他技术或将CO2注入混凝土虽然它变硬了。
• 改善建筑寿命：必须更换混凝土建筑物越多，必须生产的混凝土越多。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：碳捕捉系统必须面向过程的排放和燃烧排放。这些系统可分为两类：后燃烧技术的目标是从废气中分离CO 2，并且通常依赖于化学CO 2吸收（例如，通过胺）。富氧燃烧技术反应的燃料与纯氧气代替空气，产生CO 2的更纯的流，并且还可以捕捉过程的CO 2。

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估计，157十亿吨水泥就会产生全球从2015年至2050年，我们已经使用国必威体育2018际能源署（IEA）的预测为基准，加入碳化的作用，并研究碳捕获率是将实现碳中和水泥。的80％的A捕获率是足以抵消所有燃烧和过程排放。如果热燃料供应可以完全脱碳，只有53的二氧化碳排放量百分之需要被捕获。

浇筑混凝土可减少二氧化碳排放量

许多选择可以减少水泥制造排放，甚至使其成为净气候效益。合适的政策 - 包括碳定价，行业效率或排放标准以及研发的政府支持 - 可以帮助确保必要的技术被行业商业化和采用。由于天然水泥碳化，脱碳水泥的挑战小于可能出现的挑战。

根据热燃料供应脱碳的程度，CO 2捕获率在53％至80％之间会使水泥碳中性，并且较高的CCS捕获率可以帮助实现净碳负水泥。这提供了一个世界的前景，即简单地建造建筑物和基础设施的行为减少了大气二氧化碳浓度，并有助于打击气候变化。