混凝土生产占全球二氧化碳排放量的7%。
然而，随着城市基础设施需求增长，最新数据显示，其年产量到2050年可能增加逾三分之一。
两位专家指出，投资于变革性零碳技术，有助于推动最难减排的工业部门实现脱碳。
世界经济论坛的“先行者联盟”等全球倡议，旨在利用企业的采购力量，确保获得支持。
混凝土是地球上消耗量最大的人造资源，每年生产的140亿立方米预计到2050年将增至200亿立方米，这与人类社会城市化和基础设施需求增长相伴。从桥梁、医院到公寓楼、办公楼和学校，混凝土结构将社区联系起来，并在我们工作、学习和睡眠时为我们提供庇护。
在技艺精湛的建筑师手中，混凝土可以创造出令人叹为观止的美丽作品，例如勒·柯布西耶的朗香教堂、墨西哥城的Los Manantiales餐厅或印度尼西亚的Merah Putih大桥。然而，对于气候活动人士而言，混凝土是地球上最丑陋的材料之一，因为其生产导致了全球二氧化碳排放量的7%。
因此，若要将全球变暖控制在1.5摄氏度以内，我们迫切需要找到实现水泥（混凝土的关键成分）生产脱碳的方法。本文探讨如何通过世界经济论坛的先行者联盟（FMC）等全球倡议，加大对变革性零碳技术的投入力度。该联盟旨在利用企业的采购力量，使占全球排放量三分之一的“难以减排”工业部门实现脱碳。
降低熟料的碳足迹
混凝土之所以广受欢迎，源于其多功能性。它可以浇筑成型，塑造成各种形式；配以钢筋加固后，其耐久性极佳；而且成本相对低廉。其多功能性的秘密在于水泥所用熟料的胶结能力。熟料是将石灰石在窑中煅烧至超过2,552华氏度制成的，窑炉通常以煤、天然气或工业化石燃料使用产生的废弃物为燃料。问题在于，这一过程会排放大量CO2，每生产一公吨水泥约622千克。
两条低排放水泥路线尤具前景，各自可使熟料的碳足迹大致减半。一条是对熟料生产进行脱碳，另一条是完全避免使用熟料。两种工艺均有必要，但目前这些技术所处的可行性阶段各不相同，各自也面临需要克服的障碍。下面我们进一步来看。
熟料脱碳需要以电力等替代热源取代化石燃料，来煅烧石灰石。该工艺的新技术包括由可再生能源驱动的等离子炬。
另一种熟料脱碳方式，是捕集生产过程排放的CO2，并将其加以利用和/或以惰性形式永久安全封存。这一过程即碳捕集、利用与封存，目前尚处于初级阶段，成本高昂，且可能耗能巨大。若熟料生产过程中捕集的烟道气中CO2浓度较低（15%至20%），情况尤其如此，要富集该CO2需要大量能源。
电气化熟料生产，或在燃烧过程中以氧气替代空气等创新措施，可提高烟道气中的CO2浓度。这既能降低成本，也使CO2排放更适用于工业直接利用，例如生产可持续航空燃料。
两条低排放水泥路线尤具前景，各自可使熟料的碳足迹大致减半。一条是对熟料生产进行脱碳，另一条是完全避免使用熟料。
避免使用熟料是该行业推进脱碳的另一途径，既切实可行，又行之有效，属于短期可选方案。熟料替代品已经存在，其中包括工业化石燃料使用所产生的废弃物，这颇为便利。粉煤灰是燃煤的副产品，是其中一种选择。另一种来自炼铁后遗留的熔渣，冷却后形成称为粒化高炉矿渣（GGBS）的废料块。使用任一选项，都能同时解决两个问题：避免熟料生产产生的排放，并消纳否则将构成环境危害的废弃物。
具有讽刺意味的是，随着煤电逐渐退出，钢铁生产日益绿色化，粉煤灰和GGBS的供应将开始枯竭。但熟料仍有其他低排放替代品。
例如煅烧黏土，它是一种衍生自天然材料的物质，在全球各地均有分布，在全球南方尤为普遍。其地理位置至关重要，因为水泥和混凝土的生产具有高度本地化特征。这种材料极为沉重且运输成本高昂，因此其大部分在距生产地150英里范围内销售。因此，拥有丰富的煅烧黏土等替代原料可能带来重大变革，尤其是若能在混凝土消费预计达峰的地区获取该原料。一些估算表明，若这种材料成为生产水泥的主要方式，则可将该行业的排放量减少30%至40%。
更清洁的建筑规范
使用这些熟料替代品（在行业内被称为辅助胶凝材料，即SCMs）生产水泥，其成本通常不会比生产普通硅酸盐水泥（OPC）高出多少。那么，为何这种做法未能大规模推广？问题之一在于“Portland”这一词。它是水泥的黄金标准，制造它需要熟料，而且它几乎已被写入全球每一部建筑规范中。
编写这些规范的工程师，以及建筑公司及其房地产客户，通常都厌恶风险。这也有充分理由：没有人希望建筑物坍塌并伤及居住者。一种担忧是，辅助胶凝材料的性能可能不及熟料。另一种担忧是，现场浇筑和养护这些新型混凝土需要更多技术和培训。现状难以改变，但它与任何净零排放路径都完全不相容。建筑技术与规范需要演进，这将需要政策制定者和私营部门共同采取行动，以应对监管与行业规范问题。
解决方案在于价值链上的协作与“竞合”
我们此前提到，水泥与混凝土行业具有高度本地化的特征，因为搬运如此沉重、利润率低的大宗商品成本高昂。该行业与铝业截然不同，后者满足全球需求所需的少数精炼厂与冶炼厂可以实现脱碳，或转移至可再生能源丰富的地区。要清洁水泥行业，你需要在问题所在之处应对，即在全球数千个生产和使用熟料的地点，从地方层面入手。
这对于全球性企业而言颇具挑战性，例如Vattenfall，一家瑞典国有能源公司，也是FMC的创始成员，鉴于其基于科学的目标，即于2040年前实现净零排放，它需要在其运营的所有当地地理区域采购近零排放混凝土。Vattenfall已采取全价值链方法推动水泥生产脱碳。这意味着与水泥制造商、水泥供应商及建筑行业展开对话，探讨推动变革性技术规模化的最快路径。
建筑技术与规范需要演进，这将需要政策制定者和私营部门共同采取行动，以应对监管与行业规范问题。
透明度与协作对于价值链上的减排脱碳至关重要。对于Vattenfall而言，目标不是可能仅使行业碳足迹减半的渐进式变革，而是彻底实现水泥生产脱碳的变革性转型。这种透明的价值链方法具有几大主要优势。
首先，它有助于合作伙伴相互理解彼此的需求，并识别可以共同合作的领域，借助彼此的资产与能力寻找解决方案、推动变革。
其次，若所有价值链合作伙伴能够围绕零排放水泥这一共同目标达成一致，便可向水泥生产商及其投资者发出强有力的需求信号，表明生产这种目前成本可能约为普通OPC两倍的产品是值得的。
第三，若所有合作伙伴能够统一对清洁水泥的需求，便有助于分摊绿色溢价的风险，使任何单一参与方都不必承担不合理比例的成本。要使这一方式奏效，需要像FMC这样的倡议，在鼓励开放与协作的“竞合”环境中，将关键价值链参与者（跨越其各自所在的各个地理区域）聚集在一起，共同寻找对所有人都有效的解决方案。
世界经济论坛正在采取哪些措施促进可持续城市发展？
城市排放了全球温室气体的75%，并居住着全球一半以上的人口，这一比例到2050年将增至三分之二。通过优先发展清洁能源，城市可贡献将全球变暖控制在2°C以内所需减排量的一半以上，这与《巴黎协定》的目标相一致。
为在2050年前实现净零排放与自然正向的城市及社区目标，世界经济论坛正与公共和私营部门的利益相关方合作，开展各类倡议，通过本地行动推动全球雄心。以下仅列举部分倡议：
达沃斯建成环境文化联盟： 推动以气候韧性、可持续性以及建成环境循环性为原则的高质量规划、建设，以及建筑、基础设施和公共空间的管理。 了解更多。
全球新出行联盟：探索新的解决方案，以减少拥堵与排放，完善电动汽车基础设施，并变革城市出行与配送方式。 了解更多。
城市创新联盟：连接创新者与企业家，助其进入新市场、把握新机遇，以重塑并提升生活质量与地方经济。 了解更多。
G20全球智慧城市联盟：加快推进智能、务实的解决方案，以建设气候韧性、增进公共福祉，并应对城市和地方社区面临的最紧迫挑战。 了解更多。
旅行与旅游业的未来：在保护文化遗产与自然生态系统的同时，推动包容性和可持续的经济增长。 了解更多..
了解您如何参与我们的努力，共同打造更具可持续性、更宜居的城市与社区。请与我们联系此处。
私营与公共部门需携手步入舞池
鉴于本十年必须开始对高排放重工业部门进行脱碳，合作需迅速转化为承诺。在供需的舞池上，需要有人率先迈出第一步，而这正是FMC的作用所在。对于该行业而言，联盟成员（无论是建筑与工程公司，还是开发商与建筑师）必须承诺，到2030年，至少采购或指定其年用量的10%为近零排放水泥。
作为其10%承诺的一部分，Vattenfall正在探索由现有生产商和初创生产商共同开发的、可能具有变革性的零排放水泥技术。Vattenfall的观点是，尽管提前行动的成本与风险较高，但不作为的风险更高。因为一旦需求兴起，你就需要站在队伍最前列，以防供应需要时间跟上。
以低碳钢为例，Vattenfall在另一条价值链中也发挥着主导作用，它通过投资氢基突破性炼铁技术（HYBRIT）推动这一进程。近年来，瑞典无化石钢材供应商的需求增长极为迅猛，尽管其存在20%至25%的价格溢价，而近零排放水泥也预计将出现类似的需求增长。
Vattenfall预测，从现在到2030年，可再生能源供应的近期发展轨迹将使产能增至四倍，而建设风电场混凝土基础等基础设施的需求，将确保对无化石水泥的持续需求。此外，建设大型新可再生能源设施的权利通过竞争性公开拍卖获得，在拍卖中，建造方法的可持续性将日益成为决定性参数。
但正如我们所见，企业只是解决方案的一半。政府亟需加入。它们在修订建筑规范，以及在公共招标和拍卖中就近零排放材料占比设定明确要求方面，负有关键职责。政府可提供更大力度的激励措施，以推动新技术大规模应用。以CCUS为例，其成本最高可达170美元，用于捕集并封存每一公吨水泥生产过程中产生的CO2，这一成本相较于欧洲水泥生产每公吨50至60美元的平均价格而言，堪称巨额。挪威政府在该领域处于领先地位，它已与海德堡材料公司共同投资建设全球首个水泥厂工业规模碳捕集设施，计划于2024年底全面投入运营。政府还应简化CCUS设施的审批流程，以加快该技术的商业可行性。
鉴于据估计，全球混凝土销售总量的40%至60%来自政府出资的基础设施，政府的另一项作用与其采购习惯有关：我们需要更多政府通过公共采购目标，发出对近零排放水泥的需求信号。
世界经济论坛（与全球水泥与混凝土协会以及使命可能伙伴关系（Mission Possible Partnership）的气候混凝土行动倡议合作，已发布一份呼吁政策制定者推动水泥行业脱碳的行动倡议，并正与清洁能源部长级会议工业深度脱碳倡议（IDDI）合作，以鼓励各国政府率先作出公共采购承诺。
前景令人鼓舞：法国近期制定了一项政策，目标是到2030年将水泥生产排放量减少35%；与此同时，日本也已发布了自己的路线图（日语）。加拿大承诺共同牵头“水泥与混凝土突破议程”。此外，中国其水泥产量占全球一半以上，计划从2023年或2024年起将碳排放交易体系扩展至水泥行业。与此同时，拜登总统8月签署的《通胀削减法案》可能成为CCUS技术的变革性推动力，为每捕集并封存一公吨二氧化碳提供最高85美元的税收抵免。
水泥是一种兼具卓越多功能性、实用性乃至美感的建筑材料。但与奥斯卡·王尔德名著《道林·格雷的画像》的主角相似，尽管水泥颇具吸引力，却隐藏着一个肮脏的秘密。如果我们要打造一个更具可持续性的未来，使发达经济体与新兴市场都能建设所需基础设施，从而在日益严峻的气候影响面前生存与发展，我们别无选择，必须将推动水泥与混凝土脱碳作为紧迫优先事项，共同努力。
Jonathan Walter和Andrew Alcorta为本文作出了贡献。
