セメントおよびコンクリートのサプライヤーの数は増えており、従来の炭素集約型の製造工程から脱却しつつあります。
原材料、製造工程、エネルギー源、副産物はいずれも、注力すべき潜在的な分野です。
First Movers Coalitionの First Suppliers Hub には、セメントおよびコンクリート分野における多くのイノベーターと、大幅な脱炭素化を実現するソリューションが掲載されています。
世界で最も汚染の激しい産業の一つである最も汚染の激しい産業の一つであるため、2050年のネットゼロ目標を達成し、産業革命前からの地球温暖化を1.5°Cに抑えるには、セメントおよびコンクリート製造の脱炭素化が不可欠です。サプライヤーは規模と技術の両面で大胆に考える必要があります。既存の工程からの二酸化炭素排出を削減するだけでなく、セメントの製造方法そのものを再構想しなければなりません。
これには、従来の炭素集約型のポルトランドセメント製造方法や材料から脱却すること、そして必要なクリンカーの量を減らすソリューションを開発することが含まれます。クリンカー製造は、セメントおよびコンクリート製造において群を抜いて最も炭素集約的な工程であり、業界の現在の二酸化炭素排出総量の88%を占めています。この排出は、クリンカー化に必要な1,450°Cに窯を到達させるための燃料燃焼と、石灰石のか焼による自然な化学反応によるものです。
ネットゼロに近いセメントおよびコンクリートのサプライヤーと需要側の企業をつなぎ、大幅な脱炭素化技術を発掘・拡大するため、世界最大の新興気候技術に対する民間部門の需要シグナルであるFirst Movers Coalition（FMC）は、2024年1月にFirst Suppliers Hubを立ち上げました。これは、高排出セクターにおいて2030年までにFMCのコミットメント基準を満たすことを目指すサプライヤーと技術の、拡大を続ける世界的なリポジトリです。現在、80件以上の脱炭素化プロジェクトを掲載しており、各社の開示情報に基づき、プロジェクトの技術、成熟度、地域、準備時期、現在の技術成熟度レベルに関する情報を表示しています。セメントおよびコンクリート分野には、現在30件以上のプロジェクトがあり、まもなくさらに追加される予定です。
代替的な製造工程と材料
一部のサプライヤーは、工程、化学組成、原材料の面からセメントおよびコンクリートの製造工程を再構想しています。一部のソリューションは炭素マイナスとなる可能性さえあり、セメントおよびコンクリート業界を汚染源から気候変動対策の担い手へと転換させうるものです。将来的には、セメントおよびコンクリート業界も汚染源から気候変動対策の担い手へと転換しうるでしょう。
First Suppliers Hub に掲載されている事例の一つが、ネバダ州にあるBrimstoneのパイロット規模の工場です。同社は、技術によって、炭素を含まないケイ酸塩岩から、ポルトランドセメントと補助セメント質材料（セメントのクリンカー必要量を減らす材料）の両方を製造しています。同じ岩石からはマグネシウム残渣も得られ、これがCO2と結合して大気中から恒久的に除去します。一方、SublimeのFirst Suppliers Hub のプロジェクトも米国にあり、代替的なセメント製造工程と材料を組み合わせています。Sublimeは常温の電気化学プロセスを用い、豊富に存在する非炭酸塩岩や産業由来の原料を、水と混ぜると硬化する水硬性セメントに変換できます。同社は代替的な工程技術を採用しており、再生可能エネルギーと非炭酸塩原料を用いて常温で電解槽を運転することで、エネルギー起源および石灰石のか焼起源の排出を削減しています。
BrimstoneやSublimeに加えて、CarbonBuilt、Chement、そしてForteraは、米国を拠点とするDecarbonized Cement & Concrete Allianceの設立企業であり、排出削減に向けた技術革新に取り組んでいます。CarbonBuiltのFirst Suppliers Hubへの掲載案件は、セメントの代替と二酸化炭素の利用を通じてコンクリート製造を脱炭素化するものです。同社の工程では、従来のセメントを、低炭素でカルシウムに富む代替結合材に置き換えます。この結合材は回収されたCO2と化学反応し、コンクリートの強度を高めるとともにCO2を恒久的に貯留します。この工程により、コンクリートブロックの炭素フットプリントは70%以上削減され、米国ではすでに商業的に導入されています。このブロックは既存の性能基準をすべて満たしており、従来のブロックと同等の代替品として使用できます。Forteraの First Suppliers Hub のプロジェクトは、従来の燃料を用いながら、70%少ないCO2で新規セメントを製造します。また、ReCarb CO2鉱物化プロセスを用いて、都市廃棄物やバイオマスを燃料とする場合はさらに排出を抑えられます。同社の工程は、処理温度要件が低いため電気炉をより効率的に利用でき、グリーンエネルギーと組み合わせることで炭素中立型セメントへの道を開きます。さらに、Chementの First Suppliers Hub におけるソリューションは、石炭燃焼の窯の代わりに再生可能電力を用い、従来のセメント製造と同じ原材料を使用します。これにより、エネルギー使用量が削減され、従来の製造方法よりも容易な炭素回収ソリューションを可能にします。
リサイクル材料をセメント製造に組み込むことは、複数のサプライヤーが実現を目指している取り組みです。ノルウェーの企業Saferockは、低CO2排出の代替セメント化学プロジェクトを First Suppliers Hub に提出しました。同社の製品は、従来の炭素集約型のセメント、骨材、水を混合する方法に代えて、鉱滓（鉱山残渣）、骨材、活性化剤を用いて持続可能なコンクリートを製造することで、コンクリート関連の炭素排出と鉱業における廃棄物の蓄積を削減します。Saferockのコンクリートは、業界基準と比べて炭素排出を80%以上削減します。さらに、スウェーデンの企業CemvisionのRe-mentは、他産業由来のカルシウム酸化物に富む材料から製造されたネットゼロに近い低炭素セメントであり、その内包炭素量はすでにFMCの基準を大きく下回っています。
Ecocemは、セメント製造を再考している欧州の建材サプライヤーです。同社の First Suppliers Hub のプロジェクトは、画期的なACT技術を用いています。この技術は、セメントおよびコンクリートにおけるクリンカーと補助セメント質材料の効率的な利用によって、拡張可能な規模で炭素排出量を70%削減します。これは、低炭素セメントにとって通常極めて達成が困難なことです。
炭素回収・利用・貯留
炭素回収・利用・貯留（CCUS）技術は、クリンカー製造から炭素を回収し、大気中へのCO2排出の削減に役立ちます。回収した炭素は、複数の産業で貯留または利用することができ、製造工程の循環性にも貢献します。世界セメント・コンクリート協会（GCCA）のネットゼロ・ロードマップの中核要素は、「CO2を廃棄物ではなく利用可能な商品として再評価すること」です。特に、CCUSが2050年までにCO2削減量の36%に寄与すると試算されている点が重要です。関連技術の開発と拡大はまだ初期段階にあるため、これは代替的な工程や材料よりも業界の排出削減に最も大きく寄与するものです。First Suppliers Hub には、北米と欧州にまたがる6件のCCUSプロジェクトが掲載されています。
補助セメント質材料
補助セメント質材料（SCM）は、セメントへの適用によってクリンカーの必要量が減るため、業界のネットゼロへの道のりにおいて重要な手段です。FMCのTrucking（輸送）メンバーであるHolcimは、First Suppliers Hub に掲載されているECOPlanetセメント事業において、鉄鋼生産の副産物であるスラグなどの化石燃料由来のSCMを使用しています。ECOPlanet 2.0というより長期的なプロジェクトは、化石燃料由来のSCMを焼成粘土などの代替品に置き換えることを目指しています。今後数年で、産業バリューチェーンの変化により化石燃料由来のSCMの入手可能性が低下するため、代替SCMの重要性はさらに高まるでしょう。GCCAの試算によると、クリンカー対結合材比を現在の世界平均である0.63から0.52に引き下げることで、2050年にはSCMの使用量を26%増加させ、累積排出量を最大18%削減できる可能性があります。
セメントおよびコンクリート業界の脱炭素化には、数多くのソリューションが役割を果たしており、それらを組み合わせることで、業界がネットゼロ目標を達成する最善の可能性が得られます。これには、既存の脱炭素化技術やソリューションを異なる地域で拡大すること、そして新たな工程、技術、材料の応用につながるイノベーションの両方が含まれます。超低炭素のセメントおよびコンクリートは、大気中のCO2を吸収する炭素吸収源の一種である、コンクリートの自然な特性である再炭酸化により、炭素マイナスとなる可能性さえあります。貴社が2030年までにFMCのネットゼロに近い基準の達成を目指しているのであれば、First Suppliers Hub にプロジェクトを登録することは、脱炭素化された製品の潜在的な買い手とつながる有効な方法です。
