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Jul 22, 2023

セメント産業における CO2 鉱化のビジネスケースに向けて

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セメント産業は利益率が低いことを特徴とする産業ですが、人為起源の CO2 換算量 (CO2e) 排出量の約 7% を占めており、収益単位あたりの炭素強度はどの産業よりも高くなります。 セメント産業の完全な脱炭素化を促進するには、CO2e 排出削減を奨励する戦略を見つける必要があります。 今回我々は、統合された技術経済モデリングを通じて、CO2を固体の形で貯蔵することを目的としたケイ酸塩鉱物のCO2鉱化が、CO2e排出量を8〜33%削減し、同時にセメント1トン当たり最大32ユーロの追加利益を生み出すことを示す。 CO2 鉱物化のポジティブなビジネスケースを生み出すには、2 つの条件が最も重要です。1 つは、得られた製品が建設業界 (橋や建物など) のセメントブレンドの補助材料として使用されること、もう 1 つは鉱物中の CO2 の貯蔵が排出証明書の対象となることです。または類似。 さらに、ミネラルの輸送と製品の組成も決定的です。

セメント産業は人為起源の CO2 換算量 (CO2e) 排出量の約 7% を占めており 1,2、単位収益当たりの炭素強度はどの産業の中でも最も高くなります 3。 気候変動と闘うために、締約国会議に集まった国々は 2015 年にパリ気候協定に署名し、CO2e 排出量を制限し、それによって気温上昇を最大 2 °C までに制限し、同時に 1.5 °C を目指すことを目指しました4,5。 セメントの使用は経済発展の基礎であり、2026 年の世界市場規模は 4,630 億ドル6 (年間 6.08 ギガトン (Gt a−1) セメント 7) になると予測されており、セメントの排出量削減は不可欠です 8,9,10。 セメント産業の排出量の約 60% はプロセス固有のものであり、石灰石の焼成反応から生じます11。 これらの排出量は、プロセス全体を低排出量の代替品に置き換える必要がある 3,8,12,13,14,15 か、排出量をプロセスから回収して永久に保管する必要がある 1,3,8,10,16 ため、特に軽減が困難です。 、17． セメントやコンクリートを木材などの代替建築材料に置き換えるには、建設バリューチェーン全体の一見非現実的な急速な変更が必要ですが、炭素回収および貯蔵技術は脱炭素化の代替手段となりますが、追加の生産コストがかかります18,19。 できれば、CO2e 排出削減によってコストがかかる代わりに追加の収益が得られる戦略を見つけなければなりません。

CO2 を捕捉し、活性化鉱物または産業廃棄物と反応させて安定した炭酸塩鉱物 (CO2 鉱化としても知られる) を形成し、その後その生成物を価値化できる可能性があると示唆する人もいます。 これらの反応は発熱を伴うため、CO221 の長期貯蔵につながります。 初期の発見は、CO2 貯蔵に加えて、この製品が埋め立て用の充填剤、ポリマー添加剤、または補助セメント質材料 (SCM) など、さまざまな用途に使用できる可能性があることを示唆しています 21,23,24,25,26。回収された CO2 1 トンあたり 14 ～ 700 ユーロの収益が生まれます21。 反応の原料物質に応じて、酸化鉄などの金属酸化物も貴重な副生成物として分離でき、顔料または鉄鉱石として使用できます 21,23。

CO2 鉱化のための複数の原料が提案されており、主にマグネシウムやカルシウムが豊富なケイ酸塩鉱物 20,22 とアルカリ性の工業残留物 (鉄鋼スラグやフライアッシュなど) を含む天然岩です。 自然石は地球規模で利用できる豊富な資源であるため魅力的ですが、産業廃棄物は工業地域ですでに入手可能であるため魅力的です。 それにもかかわらず、時間の経過とともに、生産プロセスの変更や法律の変更により産業残留物の組成とコストが変化する可能性があるため、産業廃棄物はより複雑な原料を提供する可能性があります27。 高度に予測可能な原料を使用した CO2 鉱化の手段による大幅な排出削減を可能にするために、私たちは、アルカリ性廃棄物も適切な原料となる可能性があることを認識しながら、実質的で安定した組成を持つ CO2 鉱化のための資源として天然岩の使用に焦点を当てます。特定の条件下では。