循环经济:助力水泥和混凝土实现净零排放的关键推动力

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  • 到2050年,水泥行业的碳排放量将达到每年38亿吨二氧化碳,而如今为27亿吨。

  • 然而,水泥和混凝土对建筑业及更广泛的经济而言至关重要。

  • 循环经济有助于解决这一问题,在保持排放处于最低水平的同时,支持住房和基础设施建设。

水泥以及由此衍生的混凝土,是建成环境的关键基础。过去20年间,全球对其的需求几乎增长了两倍,而据估计,如果不采取行动,到2050年其需求仍将持续增长。

尽管水泥无处不在,但其相关产业对环境的影响十分显著,约占全球二氧化碳排放量的约7%。

该行业的脱碳难度较大,原因在于化学生产过程会排放二氧化碳,且水泥生产需要消耗大量能源。

若不采取行动,在一切照旧的情景下,到2050年水泥行业的碳排放量将达到每年38亿吨二氧化碳,而2020年约为27亿吨。这是全球努力将气温升幅控制在1.5°C以内的一大障碍。

循环经济是应对这一问题的途径之一。一方面,它可以减少对新原生材料生产的需求,从而遏制排放增长;另一方面,它还可能带来成本节约或为废弃物遗留问题提供解决方案等额外效益。

推动循环经济在水泥领域落地,助力实现净零排放

水泥和混凝土领域的循环经济有两个方面。其一是对来自废弃物(自身价值链或其他价值链)的材料或矿物进行循环利用。其二是对能源(通过替代燃料或可再生能源)或捕集排放进行循环利用。

建成环境和基础设施领域循环经济解决方案的高层概述。Image: 麦肯锡公司

建筑与施工生态系统中的各方可立即采取行动,通过实施三大循环经济策略:重新设计、减量化和再利用。

重新设计建筑与基础设施

重新设计要求我们重新思考建筑物和结构的使用方式,以减少所需材料的总量。

模块化设计和为拆解而设计(即使用与再利用的闭环循环)有助于实现循环经济。设计师和建筑师通过维修或翻新利用现有结构,从而减少对新建结构的需求。

这一方法需要转变思维模式,采取更加以客户为导向的视角,以满足终端用户的需求。例如,模块化设计可以满足终端用户对灵活空间的需求,使其能够便捷地适应不同的使用目的。

减少材料排放

利用废弃物生产替代燃料 有助于同时应对碳排放和废弃物遗留问题。

全球水泥与混凝土协会(GCCA)净零路线图预测到2030年,水泥和混凝土生产所需能源中将有超过20%来自替代燃料(如生物质,包括工业、城市和农业废弃物);到2050年,这一比例将超过40%。

可再生能源发电和余热回收带来了更多机遇。对于塑料废弃物泄漏严重的国家而言,能量回收是一个切实可行的机遇,因为塑料废弃物可成为替代燃料的重要来源。

其他行业的副产品可直接回收并纳入混凝土和水泥价值链,使该行业成为废弃物处理解决方案的一部分。例如,可通过协同处理从矿物废弃物或焚烧燃料的灰烬中提取原材料。钢铁行业的高炉矿渣和发电厂的粉煤灰目前已用于水泥生产过程。

这些技术可为废弃物产生者节省垃圾填埋税,并为水泥和混凝土生产的原材料投入带来成本效益。替代水泥生产中的组分熟料,也有助于减少二氧化碳排放,每生产一吨熟料约排放830千克二氧化碳。

另一种在价值链内形成循环回路的策略,是将建筑和拆除废弃物(CDW)产生的再生混凝土浆用作辅助胶凝材料。目前,所产生的建筑和拆除废弃物中,只有三分之一至三分之二被回收利用,主要用作道路建设中的低品质骨料。数字化解决方案、回收服务以及整个行业的协作,有助于克服此类挑战。

碳捕集再利用

生产过程中捕集的二氧化碳可重新引入价值链,例如用于生产再生熟料(矿化)或新鲜混凝土(碳养护)。混凝土结构在其使用寿命期间会吸收大量二氧化碳(再碳化)。

混凝土结构在其使用寿命期间会吸收大量二氧化碳。工艺过程中捕集的剩余碳可被封存或用于其他用途。碳捕集、利用与封存(CCUS)是实现净零排放路径上最大的脱碳杠杆,为创新带来了巨大机遇。

事实上,处于高级规划阶段的CCUS项目总计预计投资额超过270亿美元,自2010年以来已投运项目数量几乎翻了一番。

各利益相关方如何采取行动实现净零排放

如今正是该行业将这些策略转化为可持续价值创造和增长机遇的时候。部分制造商在大规模部署循环经济解决方案方面仍面临挑战,例如,填埋、废弃物处理和产品标准的当地条件及监管规定各不相同。

在正确的方法指引下,价值链上的各方可帮助释放脱碳潜力,并从循环经济解决方案中获取更多价值。采用以下一种或两种方法,可带来潜在的商业机遇。

聚焦生产材料

企业可投资于新技术,以回收建筑和拆除废弃物或其他材料并实现脱碳。该方法还包括以更广阔的视角看待材料,并通过与其他行业合作,探索替代建筑材料。

回应不断变化的消费者偏好

另一种选择是探究价值链中每种材料及每个环节的客户需求。利益相关方涵盖从设计师、建筑公司到终端用户。这一全面视角可能发现“建材即服务”等新商业模式的机遇,例如,预制建筑模块可以以租赁形式提供给客户,以实现灵活使用。

世界经济论坛正与麦肯锡公司携手合作,全面了解主要循环经济杠杆的经济性、成本和潜在效益,并为各利益相关方参与这一关键转型提供有说服力的商业案例。为此,论坛将在与主要行业利益相关方的合作基础上推进工作,其中包括作为“可能的使命合作伙伴关系”(MPP)联合牵头方的全球水泥与混凝土协会(GCCA)。可能的使命合作伙伴关系(MPP) 气候行动混凝土倡议(CAC)倡议。

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