陶瓷的前沿

低碳水泥(low-carbon cement)

製造普通水泥,是氣候變遷背後一個安靜的巨人。要把石灰石變成波特蘭水泥核心的熟料,你得把它加熱到約 1450 度C,而這會兩度釋放二氧化碳:一次來自為達到該溫度而燃燒的燃料,另一次來自石灰石本身——它會化學分解、放出自己的二氧化碳。水泥要為全人類二氧化碳排放的約 7 到 8% 負責。低碳水泥是一個統稱,指那些能提供相同的混凝土黏膠、卻大幅減少該二氧化碳的配方。

關鍵事實在於二氧化碳從哪裡來。水泥廠約 60% 的排放是製程排放,來自化學本身:碳酸鈣變成氧化鈣加二氧化碳(CaCO3 生成 CaO 加 CO2),再乾淨的燃料都躲不掉這一點。所以各種手段都在對付熟料。你可以用輔助膠結材料(SCM)取代很大一部分熟料——飛灰、高爐爐渣、或煆燒黏土;LC3 路線,即石灰石-煆燒黏土水泥,混合煆燒黏土與石灰石,可把二氧化碳削減達約 40%。你可以改用替代熟料(硫鋁酸鈣、或富貝利特 belite 的水泥),它們需要較少石灰石、燒成溫度也較低。你可以用碳酸化來養護混凝土,使它重新吸收二氧化碳。或者,你可以完全改變化學,改用幾何聚合物。

低碳水泥之所以重要,是因為混凝土按質量計是地球上僅次於水、使用最多的材料,所以削減它的碳足跡,動的是一根真正巨大的減排槓桿。要老實說,沒有單一的萬靈丹。輔助材料供應有限——燃煤飛灰與鋼爐渣是那些本身正在萎縮或去碳化的產業的副產品,所以便宜的 SCM 正在用盡。替代水泥在強度、耐久性、養護行為與凝結時間上可能不同,而標準與規範落後於技術。而任何「低碳」標籤,唯有經過老實、完整的生命週期核算——包括取代熟料的那些激發劑或添加劑的排放——才算數。

LC3 水泥用煆燒黏土與磨細石灰石取代大部分熟料,在達到相近強度的同時,把二氧化碳排放削減約 40%——而且它能在既有水泥廠中,用普遍易得的黏土製造,而非稀缺的飛灰。

水泥的二氧化碳大多來自化學,而非燃料——所以解方是少用熟料,而不只是更乾淨的熱。

水泥約 60% 的二氧化碳是由石灰石化學本身釋放的,而非來自燃料,所以光是改用再生能源無法讓水泥去碳化——你必須減少或取代熟料。

又称
low-CO2 cementgreen cementblended cementLC3低二氧化碳水泥綠色水泥