콘크리트는 지구상에서 가장 많이 소비되는 인간이 만든 자원, 그리고 매년 생산되는 14억 입방미터는 20년까지 2050억 입방미터까지 증가할 것으로 예상됨, 인간 사회가 도시화되고 인프라에 대한 수요가 증가함에 따라. 다리와 병원에서 아파트 블록, 사무실 및 학교에 이르기까지 콘크리트 구조물은 지역 사회를 연결하고 우리가 일하고 공부하고 잠을 잘 때 우리를 보호합니다.

숙련된 건축가의 손에서 콘크리트는 르 코르뷔지에의 Chapelle Notre Dame du Haut, 멕시코시티의 Los Manantiales 레스토랑 or 인도네시아 메라 푸티 다리. 그러나 기후 운동가들에게 콘크리트는 지구상에서 가장 추악한 재료 중 하나입니다. 전 세계 이산화탄소 배출량의 7%.

따라서 지구 온난화를 섭씨 1.5도로 제한하려면 콘크리트의 핵심 성분인 시멘트 생성을 탈탄소화하는 방법을 시급히 찾아야 합니다. 이 기사에서는 세계경제포럼(World Economic Forum)의 퍼스트 무버 연합 (FMC)는 기업의 구매력을 활용하여 세계 배출량의 XNUMX분의 XNUMX을 차지하는 "가장 저감하기 어려운" 산업 부문을 탈탄소화하는 것을 목표로 합니다.

클링커의 탄소 발자국 줄이기

콘크리트의 인기는 다재다능함에서 비롯됩니다. 무수한 형태로 부어 성형할 수 있고, 강철로 보강하면 내구성이 뛰어나고 비교적 저렴합니다. 그 다재다능함의 비결은 시멘트에 들어가는 클링커의 결합력에 있습니다. 클링커는 일반적으로 석탄, 천연 가스 또는 산업용 화석 연료 사용으로 인한 폐기물을 연료로 사용하는 가마에서 화씨 2,552도 이상으로 석회석을 구워서 만듭니다. 문제는 이 프로세스가 엄청난 양의 CO2, 시멘트 622톤당 약 XNUMXkg 생산.

저배출 시멘트로 가는 두 가지 경로는 각각 클링커의 탄소 발자국을 대략 절반으로 줄이는 특별한 가능성을 보여줍니다. 하나는 클링커 생산을 탈탄소화하는 것이고, 다른 하나는 클링커를 완전히 사용하지 않는 것입니다. 두 프로세스가 모두 필요하지만 현재 기술은 서로 다른 실행 가능성 단계에 있으며 각각 극복해야 할 고유한 장애물이 있습니다. 자세히 살펴보겠습니다.

탈탄소 클링커는 화석 연료 대신 전기와 같은 대체 열원을 열원으로 사용하여 석회석을 구워야 합니다. 이 프로세스의 새로운 기술에는 재생 가능 에너지로 구동되는 플라즈마 토치가 포함됩니다.

클링커를 탈탄소화하는 또 다른 방법은 생산 과정에서 배출되는 CO2를 포집하여 사용하거나 불활성 형태로 영원히 안전하게 보관하는 것입니다. 탄소 포집, 사용 및 저장으로 알려진 이 프로세스는 초기 단계이며 비용이 많이 들고 에너지 집약적일 수 있습니다. 클링커 생산 중에 포집된 연도 가스에 낮은 농도의 CO2(15-20%)가 포함되어 있고 이 CO2를 풍부하게 하려면 많은 에너지가 필요한 경우 특히 그렇습니다.

클링커 생산을 전기화하거나 연소 공정에서 공기를 산소로 대체하는 것과 같은 혁신은 연도 가스의 CO2 농도를 높일 수 있습니다. 이는 비용을 절감하고 CO2 배출을 지속 가능한 항공 연료 생산과 같은 산업 공정에 직접 사용하기에 더 적합하게 만듭니다.

저배출 시멘트로 가는 두 가지 경로는 각각 클링커의 탄소 발자국을 대략 절반으로 줄이는 특별한 가능성을 보여줍니다. 하나는 클링커 생산을 탈탄소화하는 것이고, 다른 하나는 클링커를 완전히 사용하지 않는 것입니다.

클링커를 피하는 것은 해당 부문이 탈탄소화를 진행하는 또 다른 방법이며 실행 가능하고 효과적인 단기 옵션입니다. 편리하게도 산업용 화석 연료 사용으로 인한 폐기물을 포함하여 클링커 대체물이 이미 존재합니다. 석탄을 태울 때 생기는 부산물인 비산회가 그러한 선택 중 하나입니다. 또 다른 하나는 제철 과정에서 남겨진 고약한 녹은 찌꺼기에서 발생하며, 이는 분쇄 및 과립 용광로 슬래그(GBS)로 알려진 폐기물 덩어리로 건조됩니다. 두 가지 옵션 중 하나를 사용하면 두 가지 문제가 해결됩니다. 즉, 클링커 제조로 인한 배출을 방지하고 환경에 유해한 폐기물을 소비하는 것입니다.

아이러니한 점은 석탄 발전이 사라지고 철강 생산이 친환경화됨에 따라 비산재와 GGBS의 공급이 고갈되기 시작할 것이라는 점입니다. 그러나 클링커에 대한 다른 저배출 대안이 있습니다.

예를 들어, 소성 점토는 전 세계, 특히 남반구에서 발견되는 자연 발생 물질의 파생물입니다. 시멘트와 콘크리트 제조는 매우 지역적인 과정이기 때문에 그 위치가 중요합니다. 물건이 너무 무겁고 이동 비용이 많이 들기 때문에 대부분 생산 현장에서 150마일 이내에 판매됩니다. 따라서 소성 점토와 같은 풍부한 대체 공급원료를 보유하는 것은 게임 체인저가 될 수 있습니다. 특히 콘크리트 소비가 최고조에 달할 것으로 예상되는 지역에서 공급원을 확보할 수 있다면 더욱 그렇습니다. 일부 추정에 따르면 이 재료가 시멘트를 만드는 주된 방법이 된다면 부문의 배출량을 30-40%까지 줄입니다.

클리너 코드

이러한 클링커 대체재를 사용하여 시멘트를 만드는 것(무역에서 보충 시멘트질 재료(SCM)으로 알려짐)은 일반적으로 일반 포틀랜드 시멘트(OPC)를 생산하는 것보다 비용이 많이 들지 않습니다. 그렇다면 왜 어떤 규모로도 일어나지 않습니까? "포틀랜드"라는 단어가 문제의 일부입니다. 그것은 시멘트의 황금 표준이며 클링커가 필요하고 지구상의 거의 모든 건축 규정에 포함되어 있습니다.

건설 회사 및 부동산 고객과 함께 이러한 코드를 작성하는 엔지니어는 일반적으로 위험을 회피합니다. 그럴만 한 이유가 있습니다. 건물이 거주자 위로 무너지는 것을 원하는 사람은 아무도 없습니다. 한 가지 우려 사항은 SCM이 클링커만큼 잘 수행되지 않을 수 있다는 것입니다. 다른 하나는 이러한 새로운 유형의 콘크리트를 현장에서 붓고 양생하는 데 더 많은 기술과 훈련이 필요하다는 것입니다. 현상 유지는 바뀌기 어렵지만 어떤 순 제로 경로와도 완전히 양립할 수 없습니다. 건축 기술과 코드는 진화해야 하며 정책 입안자와 민간 부문 모두 규제 및 산업 규범을 해결하기 위한 조치를 취해야 합니다.

솔루션은 가치 사슬 전반에 걸친 협업과 '공동 경쟁'에 있습니다.

시멘트 및 콘크리트 부문은 무겁고 마진이 낮은 상품을 이동하는 데 드는 비용 때문에 매우 국지화되어 있습니다. 이 부문은 예를 들어 전 세계 수요를 공급하는 데 필요한 소수의 정유소 및 제련소가 탈탄소화되거나 재생 가능 에너지가 풍부한 지역으로 전환될 수 있는 알루미늄과는 매우 다릅니다. 시멘트를 청소하려면 클링커가 생산되고 사용되는 전 세계 수천 곳의 지역 수준에서 문제를 발견한 곳에서 문제를 해결해야 합니다.

이는 다음과 같은 글로벌 기업에게는 어려운 일입니다. 스웨덴 국영 에너지 회사이자 FMC의 창립 멤버인 Vattenfall, 2040년까지 제로에 도달한다는 과학 기반 목표를 고려할 때 운영하는 모든 지역에서 거의 제로에 가까운 탄소 배출 콘크리트를 조달해야 합니다. Vattenfall은 시멘트 생산을 탈탄소화하기 위해 완전한 가치 사슬 접근 방식을 취했습니다. 이것은 시멘트 제조업체, 시멘트 공급업체 및 건설 업계와 함께 변형 기술을 확장하는 가장 빠른 경로에 대해 대화를 나누는 것을 의미합니다.

건축 기술과 코드는 진화해야 하며 정책 입안자와 민간 부문 모두 규제 및 산업 규범을 해결하기 위한 조치를 취해야 합니다.

투명성과 협업은 가치 사슬 전반에 걸쳐 배출량을 탈탄소화하는 데 필수적입니다. Vattenfall의 목표는 업계의 탄소 배출량을 절반으로 줄일 수 있는 점진적인 변화가 아니라 시멘트 생산을 완전히 탈탄소화하는 혁신적인 변화입니다. 이와 같은 투명한 가치 사슬 접근 방식에는 몇 가지 주요 이점이 있습니다.

첫째, 파트너가 서로의 요구 사항을 이해하고 협력할 수 있는 영역을 식별하고 서로의 자산과 기능을 활용하여 솔루션을 찾고 변화를 주도할 수 있도록 도와줍니다.

둘째, 모든 가치 사슬 파트너가 무배출 시멘트라는 동일한 목표에 맞춰 정렬할 수 있다면 시멘트 생산자와 투자자에게 현재보다 약 XNUMX배의 비용이 드는 제품을 제조할 가치가 있다는 강력한 수요 신호를 보낼 수 있습니다. 일반 OPC.

셋째, 모든 파트너가 깨끗한 시멘트에 대한 수요를 조정할 수 있다면 녹색 프리미엄의 위험을 분산시키는 데 도움이 될 수 있으므로 단일 행위자가 비용의 비합리적인 부분을 부담하지 않습니다. 이러한 접근 방식이 작동하려면 FMC와 같은 이니셔티브가 모든 사람에게 적합한 솔루션을 찾기 위해 개방성과 협업을 장려하는 협력 환경에서 다양한 지역 내에서 주요 가치 사슬 플레이어를 하나로 모으는 데 필요합니다.

민간과 공공 부문이 손을 잡고 댄스 플로어를 칠 필요가 있습니다.

이번 10년 동안 탄소 배출이 많은 부문의 탈탄소화를 시급하게 시작해야 한다는 점을 감안할 때, 협력에 대한 약속과 함께 신속하게 후속 조치를 취해야 합니다. 수요와 공급의 댄스플로어에서 누군가가 첫 번째 움직임을 취해야 합니다. 여기서 FMC가 등장합니다. 이 부문의 경우, 건설 및 엔지니어링 회사 또는 개발자 및 건축가와 같은 연합 구성원은 거의 제로에 가까운 구매를 약속하거나 지정해야 합니다. 2030년까지 연간 부피의 최소 XNUMX%에 대해 시멘트를 배출합니다.

Vattenfall은 10% 공약의 일환으로 기존 생산업체와 스타트업 생산업체 모두에서 개발 중인 잠재적으로 변혁적이고 탄소 배출량이 없는 시멘트 기술을 탐색하는 과정에 있습니다. Vattenfall의 견해는 일찍 행동하는 데 드는 비용과 위험이 높지만 아무것도 하지 않는 것의 위험이 더 높다는 것입니다. 수요가 급증하면 공급이 따라잡는 데 시간이 필요한 경우를 대비해 대기열 맨 앞에 서기를 원하기 때문입니다.

예를 들어 저탄소강을 예로 들면 Vattenfall이 수소 혁신 제철 기술에 대한 투자를 통해 주도적인 역할을 하는 또 다른 가치 사슬을 살펴보겠습니다.하이브리드). 스웨덴의 무화석 강철 공급업체는 20-25%의 가격 프리미엄에도 불구하고 최근 몇 년 동안 제품에 대한 수요가 눈부시게 증가했으며 시멘트에 대한 수요도 거의 없을 것으로 예상됩니다.

Vattenfall은 재생 에너지 공급의 단기 궤도가 오늘부터 2030년까지 용량이 XNUMX배로 증가할 것이며 풍력 발전 단지를 위한 콘크리트 기초와 같은 기반 시설을 구축해야 할 필요성이 화석 없는 시멘트에 대한 지속적인 수요를 보장할 것이라고 예측합니다. 또한 재생 에너지의 주요 신규 시설을 건설할 수 있는 권리는 경쟁적인 공개 경매를 통해 부여되며 건설 방법의 지속 가능성이 점점 더 결정적인 매개 변수가 될 것입니다.

그러나 우리가 본 것처럼 기업은 솔루션의 절반에 불과합니다. 정부는 시급히 동참해야 합니다. 정부는 건축법을 개정하고 공개 입찰 및 경매에서 제로에 가까운 재료의 비율에 대한 명확한 요구 사항을 설정하는 데 중요한 역할을 합니다. 정부는 광범위한 규모로 새로운 기술을 잠금 해제하기 위해 더 큰 인센티브를 제공할 수 있습니다. CCUS를 가져 가라. 최대 $170의 비용이 들 수 있습니다. 제거 과 저장 시멘트 생산에서 발생하는 2미터톤의 COXNUMX는 평균 가격에 비해 엄청난 양입니다. 유럽 ​​시멘트 생산 시 미터톤당 $50-60. 노르웨이 정부가 이 분야를 주도하고 있습니다. 하이델베르그 소재와 공동 투자하여 세계 최초 시멘트 공장의 산업 규모 탄소 포집 시설, 2024년 후반에 완전히 가동될 예정입니다. 정부는 또한 이 기술의 상업적 실행 가능성을 가속화하기 위해 CCUS 플랜트 건설에 대한 허가 절차를 간소화해야 합니다.

정부가 해야 할 또 다른 역할 국가가 자금을 지원하는 인프라는 전 세계 콘크리트 판매의 약 40-60%를 차지합니다. XNUMX에 가까운 시멘트에 대한 공공 조달 목표를 통해 수요 신호를 보내려면 더 많은 정부가 필요합니다.

세계 경제 포럼 — 공동으로 글로벌 시멘트 및 콘크리트 협회 미션 파서블 파트너십의 기후에 대한 구체적인 행동 이니셔티브 — 발행했습니다 시멘트 부문의 탈탄소화를 위한 정책 입안자들의 행동 촉구 또한 청정 에너지 장관의 IDDI(Industrial Deep Decarbonisation Initiative) 정부가 최초의 공공 조달 약속을 하도록 장려합니다.

유망한 징후가 있습니다. 프랑스는 최근 35년까지 시멘트 생산에서 발생하는 배출량을 2030% 줄이겠다는 정책의 틀을 잡았습니다. 일본도 자체 로드맵 발표(일본어). 캐나다는 시멘트와 콘크리트에 대한 혁신 의제를 공동 주도하기로 약속했습니다.. 과 중국세계 시멘트의 절반 이상을 생산하는 는 2023년 또는 2024년 이후부터 시멘트 부문을 포함하도록 배출권 거래제를 확대할 계획입니다. 한편, Joe Biden 대통령의 85월 인플레이션 감소법은 CCUS 기술의 잠재적인 게임 체인저로, 포집 및 격리된 이산화탄소 미터톤당 최대 XNUMX달러의 세금 공제를 제공합니다.

시멘트는 탁월한 다용도성, 실용성 및 아름다움을 지닌 건축 자재입니다. 오히려 오스카 와일드의 유명한 소설 “도리안 그레이의 사진,”그 매력에도 불구하고 시멘트에는 더러운 비밀이 숨겨져 있습니다. 선진국 시장과 신흥 시장 모두가 점점 더 커져가는 기후 영향에 직면하여 생존하고 번영하는 데 필요한 인프라를 구축할 수 있는 보다 지속 가능한 미래를 만들려면 시멘트와 콘크리트를 탈탄소화하기 위해 함께 노력할 수밖에 없습니다. 긴급한 우선 순위.

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• 출처: https://www.greenbiz.com/article/how-decarbonize-concrete-and-build-better-future