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(ji)準, 將(jiang)推演(yan)思路和測算結果闡述(shu)之。與業(ye)界同好分享, 歡迎共(gong)同研討。

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(de)高(gao)標號(hao)水(shui)泥，提升低標號(hao)低碳水(shui)泥的(de)使用占比。必要條件(jian)具體為：

1)  PC 32.5+PO 32.5水(shui)泥占比, 由(you)2021年的(de)23%上升到2050年的(de)40%。意在充分發揮(hui)低標號32.5水(shui)泥的(de)減碳效(xiao)能。

2)  煆燒粘土水泥LC³, 低(di)熟料含量水(shui)(shui)泥(ni)(ni)(ni)LCC, 新(xin)型(xing)低(di)碳膠(jiao)(jiao)凝(ning)材料SCMs, 高貝利特(te)水(shui)(shui)泥(ni)(ni)(ni), 硫(鐵)鋁酸鹽水(shui)(shui)泥(ni)(ni)(ni), 地礦膠(jiao)(jiao)凝(ning)材料 Geopolymers，Solidia水(shui)(shui)泥(ni)(ni)(ni)，Celitement水(shui)(shui)泥(ni)(ni)(ni)，FUTURECEM水(shui)(shui)泥(ni)(ni)(ni)，Vertua水(shui)(shui)泥(ni)(ni)(ni)；等等的(de)占比由2021年的(de)3%上(shang)升到2050年的(de)25%。其增(zeng)幅很大，這正是(shi)我國今后必(bi)須拓展創新(xin)研發的(de)重點(dian)所(suo)在。各種類型(xing)低(di)碳水(shui)(shui)泥(ni)(ni)(ni)的(de)創新(xin)和突破(po)是(shi)主(zhu)要的(de)攻關課題。

3)  PO 42.5水泥的占比由2021年的48%下降(jiang)到2050年的20%。意(yi)在降(jiang)低OPC的占比。

4)  PO 52.5水泥的占比由(you)2021年的26%下(xia)降到2050年的15%。意(yi)在減少高標號(hao)水泥的占比。

5)  總計熟(shu)料系(xi)數CF由2021年(nian)的(de)0.64降(jiang)低到2050年(nian)的(de)0.50以下。 貫沏少用(yong)熟(shu)料，多(duo)用(yong)深加工的(de)混合材替代部分熟(shu)料的(de)減碳方針(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(bi)須(xu)指出，采取(qu)以上各項措施以后，總體的水泥實(shi)(shi)物(wu)強(qiang)度(du)將會有所下降。但(dan)各種水泥可以更好的滿(man)足各種工程(cheng)的實(shi)(shi)際需(xu)求。片面的追求水泥實(shi)(shi)物(wu)強(qiang)度(du)，有害(hai)無(wu)益，實(shi)(shi)不可取(qu)。我(wo)國自己和國際上的經驗教訓應該吸取(qu)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。必要條件是熱量替代率TSR由(you)2021年的(de)6%上升到2050年的(de)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(shu)料單(dan)位熱耗由2021年的3198 kJ/kg.cl. (765 kcal/kg.cl.)降到 2050年的2508 kJ/kg.cl.(600 kcal/kg.cl.)或以下。

2） 水泥綜合電(dian)耗由2021年的87 kWh/t.c.降到2050年的52 kWh/t.c.或(huo)以下。

3） 水(shui)泥窯余熱(re)凈發電量由2021年的(de)(de)31 kWh/t.cl.提升(sheng)到2050年的(de)(de)43 kWh/t.cl.或以上。

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(shui)泥(ni)窯廢(fei)氣中的二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)(tan)捕(bu)集后，作為一種原料(liao)資源銷(xiao)售(shou)給有關的化(hua)學(xue)企業(ye)(ye)、食品（飼料(liao)）企業(ye)(ye)、 光伏企業(ye)(ye)等用(yong)(yong)于生(sheng)產(chan)甲醇(chun)甲酸(suan)、藻類養殖、生(sheng)產(chan)人造生(sheng)物質燃(ran)料(liao)、化(hua)學(xue)產(chan)品、干冰(bing)、納米碳(tan)(tan)酸(suan)鈣、光伏級EVA樹脂、人工淀粉、或用(yong)(yong)于制冷、發泡工序、或用(yong)(yong)于水(shui)泥(ni)制品和(he)商混構件(jian)的養護(hu) ；等等。因為二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)(tan)的開拓利用(yong)(yong)技術(shu)已經顯現成效, 而且正(zheng)在繼續擴大開創(chuang)之中。CCU不僅(jin)有利于水(shui)泥(ni)企業(ye)(ye)降低捕(bu)碳(tan)(tan)成本, 還能增加銷(xiao)售(shou)二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)(tan)的經濟收益(yi) ,投資回報(bao)比較快, 助力(li)水(shui)泥(ni)企業(ye)(ye)轉型為同(tong)時生(sheng)產(chan)水(shui)泥(ni)和(he)二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)(tan)兩(liang)種產(chan)品的聯合工廠。

以上前三條減(jian)碳路徑的(de)研(yan)發主(zhu)要依賴于水泥工業自力(li)更生(sheng)的(de)創(chuang)新開拓。CCU的(de)研(yan)發則主(zhu)要來自其他有(you)關行業的(de)開拓創(chuang)新, 水泥工業可發揮協同配(pei)合作用。

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(ji)上這是(shi)一個(ge)比(bi)較消極的(de)(de)為了實(shi)現水泥工業碳(tan)中(zhong)(zhong)和, 最(zui)后不得不采取(qu)包圓兜底的(de)(de)辦法。意即將剩余(yu)的(de)(de)二氧(yang)化(hua)碳(tan)全部(bu)捕集, 設(she)法運到(dao)廢油井(jing)或海底巖層裂隙中(zhong)(zhong)封存。還需(xu)長期的(de)(de)管理, 防(fang)止外泄; 短期內又無(wu)法將這些二氧(yang)化(hua)碳(tan)銷售(shou)出去。 所(suo)以(yi)CCS的(de)(de)成(cheng)本遠(yuan)大于 CCU的(de)(de)，而且(qie)回報周期很長。 因此水泥工業要爭取(qu)的(de)(de)理想(xiang)情況是(shi)，在(zai)保證達(da)到(dao)碳(tan)中(zhong)(zhong)和的(de)(de)前提下(xia), 適(shi)當的(de)(de)做到(dao) CCU “最(zui)大化(hua)” 和CCS “最(zui)小(xiao)化(hua)”。

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(you)。不(bu)過他們都是把CCU和(he)CCS兩項合并為CCUS一項來計(ji)算的。然(ran)而如前所述, 無(wu)論在技術上或者(zhe)是經(jing)濟上, CCU和(he)CCS是有很大差異的。筆者(zhe)認為, 兩者(zhe)予以分別研究計(ji)算是比較科學合理之(zhi)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(shuo)明依(yi)靠不斷的開拓(tuo)創新, 水(shui)泥工業由(you)傳統(tong)的高碳(tan)(tan)排(pai)放行(xing)業轉型為零(ling)碳(tan)(tan)甚至負碳(tan)(tan)排(pai)放行(xing)業, 理論(lun)上是賦有其(qi)現實可(ke)能的。

 結論：第1條減(jian)碳(tan)技(ji)術路徑(jing)非常重(zhong)要，其(qi)權重(zhong)高達29%, 任務十分艱(jian)巨, 是(shi)掌控全局的(de)重(zhong)要抓手。決(jue)策層面(mian)必須(xu)高度重(zhong)視, 砥礪前行(xing)。我(wo)國要加強戰(zhan)略性原創研發和核心技(ji)術創新的(de)科(ke)技(ji)投入。引領世界水泥工業(ye)實現碳(tan)中和是(shi)我(wo)國應有的(de)擔當(dang)和貢獻。

我(wo)國應該徹底摒棄那個所(suo)謂“水(shui)泥(ni)(ni)(ni)要(yao)高(gao)標(biao)號化”的過時主張(zhang)，樹(shu)立(li)對PC 32.5和(he)PO 32.5等低(di)標(biao)號水(shui)泥(ni)(ni)(ni)科學全(quan)面的正確認知。在滿足各種工程實際(ji)需(xu)求(qiu)的前(qian)提下，大力研(yan)發(fa)拓展諸多(duo)品種的低(di)標(biao)號低(di)碳水(shui)泥(ni)(ni)(ni)。這可能是我(wo)國水(shui)泥(ni)(ni)(ni)工業得以順(shun)利實現碳中和(he)的進程中最(zui)重要(yao)最(zui)關鍵(jian)的須(xu)要(yao)統一認識的一項(xiang)決(jue)策和(he)行(xing)動。

期盼我國(guo)水(shui)(shui)泥(ni)界全體同仁學者專(zhuan)家(jia)，在中國(guo)建材聯合會正確引導和(he)支持之(zhi)下，加(jia)緊抓準時代潮流和(he)發(fa)(fa)展趨向，審時度勢(shi)，深刻總(zong)結經驗教訓，做(zuo)出科學的(de)抉擇和(he)全面的(de)部署。 筆者滿懷信心，2030年(nian), 我國(guo)將名至實歸(gui)的(de)躋(ji)身世界一流水(shui)(shui)泥(ni)強(qiang)國(guo)之(zhi)列; 2050年(nian), 我國(guo)水(shui)(shui)泥(ni)工(gong)業將圓(yuan)滿實現(xian)碳(tan)中和(he), 登上一個更高效(xiao)率(lv)更高質量可持續(xu)發(fa)(fa)展的(de)新(xin)臺階, 開創零碳(tan)或負(fu)碳(tan)的(de)新(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！