在廣泛搜集匯總歸納參考借鑒全球各頂級水泥企業、世界諸多一流水泥科技機構、世界和發達國家的水泥（混凝土）協會等2019年以來相繼發布的各自實現碳中和的近20份路線圖的基礎上，經過慎審的分析研究，緊密結合我國水泥工業的實際情況，筆者謹對我國水泥工業實現碳中和的戰略部署提出五大減碳技術路徑，并對其各自可能達到的減碳效果與權重進行了科學推演和測算。茲以2021年我國水泥實際單位碳排放（14億噸二氧化碳/23億噸水泥=610 kgCO₂/t.c.）為(wei)基準, 將推(tui)演(yan)思(si)路和測算結果闡述之。與業界(jie)同(tong)好分(fen)享, 歡迎共(gong)同(tong)研討。

第1條路徑——大幅調整水泥品種構成，由傳統的以單一的普通硅酸鹽水泥 OPC為主, 轉型為以多元的各種品種/性能水泥兼容并蓄的構成。少用碳排放高達935 kgCO₂/t.cl.的，少用碳排放852kgCO₂/t.c.的高標(biao)號水(shui)泥，提升低(di)標(biao)號低(di)碳水(shui)泥的使用(yong)占比。必要條件具體(ti)為：

1)  PC 32.5+PO 32.5水泥占比, 由2021年(nian)的(de)23%上升到2050年(nian)的(de)40%。意在充(chong)分發揮(hui)低標號32.5水泥的(de)減碳效能(neng)。

2)  煆燒粘土水泥LC³, 低熟料(liao)含(han)量水(shui)泥(ni)(ni)LCC, 新(xin)型低碳膠凝(ning)材(cai)料(liao)SCMs, 高貝利特水(shui)泥(ni)(ni), 硫(鐵)鋁(lv)酸鹽水(shui)泥(ni)(ni), 地礦膠凝(ning)材(cai)料(liao) Geopolymers，Solidia水(shui)泥(ni)(ni)，Celitement水(shui)泥(ni)(ni)，FUTURECEM水(shui)泥(ni)(ni)，Vertua水(shui)泥(ni)(ni)；等等的(de)占比由2021年的(de)3%上(shang)升(sheng)到2050年的(de)25%。其增幅(fu)很(hen)大，這正(zheng)是(shi)我國(guo)今后必須拓展創新(xin)研發的(de)重點所在。各種類(lei)型低碳水(shui)泥(ni)(ni)的(de)創新(xin)和突(tu)破(po)是(shi)主要的(de)攻關課題。

3)  PO 42.5水泥的(de)占比由2021年(nian)(nian)的(de)48%下(xia)降到(dao)2050年(nian)(nian)的(de)20%。意在降低OPC的(de)占比。

4)  PO 52.5水泥(ni)的(de)(de)占比由(you)2021年(nian)的(de)(de)26%下降到2050年(nian)的(de)(de)15%。意在(zai)減少高標號水泥(ni)的(de)(de)占比。

5)  總計熟料(liao)系(xi)數CF由2021年的0.64降低(di)到(dao)2050年的0.50以(yi)下。 貫沏少用(yong)熟料(liao)，多(duo)用(yong)深加工的混(hun)合材替(ti)代部分熟料(liao)的減碳方(fang)針(zhen)。

采取這些措施可以使水泥單位碳排放減少176.9 kgCO₂/t.c.，占總29%（權重）。

必須指出，采取以(yi)上(shang)(shang)各(ge)項措施(shi)以(yi)后，總體(ti)的水(shui)泥(ni)實(shi)(shi)(shi)物(wu)強(qiang)度(du)將會有所下降。但各(ge)種(zhong)水(shui)泥(ni)可以(yi)更好(hao)的滿足(zu)各(ge)種(zhong)工(gong)程的實(shi)(shi)(shi)際(ji)需求。片面的追求水(shui)泥(ni)實(shi)(shi)(shi)物(wu)強(qiang)度(du)，有害無益，實(shi)(shi)(shi)不可取。我國自己和國際(ji)上(shang)(shang)的經驗教訓應該吸取和借鑒。

第2條路徑——采用生物質廢棄物用作替代燃料,以及綠/灰氫（H₂）煆燒熟料，全部取代化石燃料。必要條(tiao)件是(shi)熱量(liang)替(ti)代率TSR由2021年(nian)(nian)的6%上(shang)升到2050年(nian)(nian)的100%。

這樣水泥單位碳排放可減少128.1 kgCO₂/t.c.， 占總21%（權重）。

第3條路徑——進行全面技改創新，盡可能降低水泥生產的單位能耗。必要條件為：

1） 熟料單位熱耗由2021年(nian)的(de)3198 kJ/kg.cl. (765 kcal/kg.cl.)降到(dao) 2050年(nian)的(de)2508 kJ/kg.cl.(600 kcal/kg.cl.)或以下。

2） 水泥綜(zong)合(he)電耗由2021年的(de)87 kWh/t.c.降到2050年的(de)52 kWh/t.c.或以下。

3） 水(shui)泥窯余熱凈發電量由2021年的31 kWh/t.cl.提升到2050年的43 kWh/t.cl.或以(yi)上。

這樣可以使水泥單位碳排放減少109.8 kgCO₂/t.c..占總18% (權重)。

第4條路徑——采用二氧化碳捕集與利用CCU技術。將水泥(ni)窯廢(fei)氣(qi)中的(de)二氧化(hua)(hua)碳(tan)捕(bu)集后(hou)，作為(wei)一種原(yuan)料資(zi)源銷售給有關的(de)化(hua)(hua)學企(qi)業、食品(pin)(pin)(pin)（飼料）企(qi)業、 光(guang)(guang)伏企(qi)業等(deng)用(yong)于生產(chan)甲醇甲酸、藻類養殖、生產(chan)人造生物質(zhi)燃料、化(hua)(hua)學產(chan)品(pin)(pin)(pin)、干(gan)冰、納(na)米碳(tan)酸鈣、光(guang)(guang)伏級EVA樹脂、人工(gong)淀粉、或(huo)用(yong)于制冷、發泡工(gong)序、或(huo)用(yong)于水泥(ni)制品(pin)(pin)(pin)和(he)商混構(gou)件的(de)養護(hu) ；等(deng)等(deng)。因為(wei)二氧化(hua)(hua)碳(tan)的(de)開拓(tuo)利(li)用(yong)技術已經顯現成效(xiao), 而且正在繼續擴大開創(chuang)之中。CCU不(bu)僅有利(li)于水泥(ni)企(qi)業降低(di)捕(bu)碳(tan)成本, 還(huan)能增加銷售二氧化(hua)(hua)碳(tan)的(de)經濟收(shou)益(yi) ,投資(zi)回報(bao)比較快, 助力(li)水泥(ni)企(qi)業轉(zhuan)型為(wei)同時生產(chan)水泥(ni)和(he)二氧化(hua)(hua)碳(tan)兩(liang)種產(chan)品(pin)(pin)(pin)的(de)聯合工(gong)廠(chang)。

以上前三條減碳路徑的研發主要(yao)依賴(lai)于水泥工業(ye)(ye)自(zi)力更生的創新(xin)開拓。CCU的研發則主要(yao)來自(zi)其他有關行業(ye)(ye)的開拓創新(xin), 水泥工業(ye)(ye)可發揮協同(tong)配合(he)作用。

根據目前世界各國CCU的技術進展情況, 適當估計其進一步開拓的空間。筆者預計, 2050年我國水泥工業CCU對減碳的貢獻可達100 kgCO₂/t.c.左右, 占總16.4% (權重)。

第5條路徑——采用石油和煤電工業已有較多實際應用的二氧化碳捕集與儲存CCS技術。實(shi)際上這(zhe)是一個比(bi)較消極的(de)(de)(de)為(wei)了實(shi)現水(shui)泥(ni)工(gong)(gong)業(ye)碳中和(he), 最后不(bu)得不(bu)采取(qu)包圓兜(dou)底的(de)(de)(de)辦法。意即將(jiang)(jiang)剩余的(de)(de)(de)二氧(yang)化碳全部捕集, 設法運到廢油井或海底巖層裂隙中封存。還需長(chang)(chang)期(qi)的(de)(de)(de)管理(li), 防(fang)止外泄; 短期(qi)內又(you)無法將(jiang)(jiang)這(zhe)些二氧(yang)化碳銷售出去(qu)。 所以CCS的(de)(de)(de)成本遠大于 CCU的(de)(de)(de)，而且回報周期(qi)很(hen)長(chang)(chang)。 因此水(shui)泥(ni)工(gong)(gong)業(ye)要爭取(qu)的(de)(de)(de)理(li)想情況是，在(zai)保(bao)證(zheng)達到碳中和(he)的(de)(de)(de)前(qian)提下, 適當(dang)的(de)(de)(de)做(zuo)到 CCU “最大化” 和(he)CCS “最小化”。

根據前述的計算可知, 我國水泥工業2050年實現碳中和所需要的CCS為610-(176.9+128.1+109.8+100)=95.2 kgCO₂/t.c., 占總15.6% (權重)。

應該指出, 這項CCS的預測值是目前為止世界上最樂觀的數據。現今國際上, 多數學者專家的預測約250 kgCO₂/t.c.左右。不過(guo)他們(men)都是把CCU和CCS兩項(xiang)合并為CCUS一項(xiang)來計(ji)算的。然而如(ru)前所述, 無論在技術(shu)上(shang)或者(zhe)(zhe)(zhe)是經濟上(shang), CCU和CCS是有很大差異的。筆者(zhe)(zhe)(zhe)認為, 兩者(zhe)(zhe)(zhe)予以分別研(yan)究計(ji)算是比較(jiao)科學合理之策。

最后還有兩個必須特別提出的重要情況。

一是水電風電光伏電等可再生的零碳能源在水泥工業的推廣應用問題。尤其是光伏電的發展, 現今在我國水泥工業推廣十分迅猛。筆者估算，按照我國現有綜合技術裝備水平，一條日產熟料5000t的水泥生產線，利用其礦山空地和廠區車間表面安裝風電和光伏電設備后，可提供其全部生產用電70%左右的電量，加上水泥窯的余熱發電，可達90%以上。看來2040年前, 我國水泥工業所需的全部電能被可再生的零碳電能全覆蓋是大概率的事件。 屆時單位水泥的碳排放量還將再減少55 kgCO₂/t.c.左右，所需要的CCS也將相應地由95.2降為40.2 kgCO₂/t.c.左右。

二是水泥混凝土構筑物和制品在其整個生命周期的服役和拆棄后的全過程中對二氧化碳具有吸收固碳作用，即所謂的碳匯問題。按照現有資料. 保守估計其碳匯值約為100 kgCO₂/t.c.。如果我們將該碳匯因素一并計入。 那么水泥工業實現碳中和所需要的CCS將有可能呈現負值（40.2-100=-59.8 kgCO₂/t.c.）。說明(ming)依靠不斷的(de)開拓創新, 水泥(ni)工業(ye)(ye)由(you)傳統的(de)高碳(tan)排放行(xing)業(ye)(ye)轉型為零碳(tan)甚至負碳(tan)排放行(xing)業(ye)(ye), 理論上是賦有其現實可能的(de)。

 結論：第1條減碳技術路徑(jing)非(fei)常重(zhong)要，其權重(zhong)高達29%, 任務十(shi)分艱巨, 是掌(zhang)控全局的重(zhong)要抓(zhua)手。決策層面必須高度重(zhong)視, 砥礪(li)前行(xing)。我國(guo)要加強戰(zhan)略(lve)性原創研發和核心(xin)技術創新的科技投(tou)入(ru)。引領世(shi)界水泥工業實現碳中和是我國(guo)應有的擔(dan)當(dang)和貢獻。

我國(guo)(guo)應(ying)該徹底摒棄那個所謂“水泥(ni)要(yao)高標號(hao)化(hua)”的(de)過時主(zhu)張(zhang)，樹立對PC 32.5和PO 32.5等(deng)低(di)標號(hao)水泥(ni)科學全面的(de)正(zheng)確認知。在滿足各種(zhong)工程實際(ji)需求的(de)前提下，大力研發拓展諸多品種(zhong)的(de)低(di)標號(hao)低(di)碳水泥(ni)。這(zhe)可能是(shi)我國(guo)(guo)水泥(ni)工業(ye)得以順利實現碳中和的(de)進(jin)程中最(zui)重要(yao)最(zui)關鍵的(de)須要(yao)統(tong)一(yi)(yi)認識的(de)一(yi)(yi)項(xiang)決策和行動(dong)。

期(qi)盼我(wo)國(guo)(guo)水泥界(jie)全體同仁學(xue)者(zhe)專家，在中國(guo)(guo)建(jian)材(cai)聯(lian)合會正確引導(dao)和支持之下，加(jia)緊抓準(zhun)時代潮流(liu)和發展趨向，審時度勢，深刻總結經(jing)驗教訓，做出科學(xue)的抉(jue)擇和全面的部署。 筆者(zhe)滿懷(huai)信心，2030年, 我(wo)國(guo)(guo)將(jiang)名至(zhi)實(shi)歸的躋身世界(jie)一(yi)流(liu)水泥強國(guo)(guo)之列; 2050年, 我(wo)國(guo)(guo)水泥工(gong)業將(jiang)圓(yuan)滿實(shi)現(xian)碳中和, 登上一(yi)個更(geng)高效率更(geng)高質量可持續(xu)發展的新(xin)(xin)臺階, 開創零碳或負碳的新(xin)(xin)紀元。

水泥企業節能、降碳不僅是成本問題，更是生死問題！一場以提升資源利用率，建立健全綠色低碳循環發展經濟體系為核心的時代浪潮正在滾滾襲來！為此，中國水泥網將于2022年9月1-2日，在安徽蕪湖海螺國際大酒店舉辦以“節能降碳 創新增效 綠色升級”為主題的。會上，高長明將為大家帶來精彩演講。會后將組織參觀蕪湖有限公司國家重點研發智能工廠項目。敬請期待！