世界人口の増加と都市化により、今後数年から数十年にわたって建設がさらに必要になる。その結果、セメントの需要もさらに増えることになる。
現在、コンクリートとセメント産業は世界のCO2排出量の約7%を占めており、対策を講じなければ、この数値は急増する可能性がある。
米国のスタートアップ企業であるサブライム・システムズは、「キルン（焼成炉）を完全に廃止してセメント生産を電化する」取り組みを進めている。キルンは、セメント製造工程の中で最もエネルギーと化石燃料を多く消費する部分である。
「人口増加と都市化により、ニューヨーク市の規模に相当する都市の建設が毎月進んでいる」と、ホルシムのチーフ・サステナビリティ・オフィサーであるノレイグ・フォレストは最近の報告書で指摘している。
「セメントはコンクリートの重要な原料であり、コンクリートは地域で調達でき、手頃な価格で、汎用性が高く、リサイクル可能で、高性能かつ強靭であるため、最も多く使用されている建設資材である」と彼女は付け加えている。
「しかし、セメントとコンクリートの原料を調達することは、地球とその天然資源への負荷を高めている。」
コンクリートとセメントは、世界のCO2排出量の約7%を占めており、対策を講じなければこの数値は急増し、他の分野における脱炭素化の取り組みを実質的に損なう可能性がある。
世界経済フォーラムは、ボストン コンサルティング グループおよびグローバル・セメント・コンクリート協会（GCCA）の業界からの意見を踏まえ、コンクリートの製造と使用について検討を行い、7つの要素からなる枠組みを策定し、低炭素設計の拡大と、セメントおよびコンクリート製造における排出削減を支援している。
この枠組みは、建設プロジェクトにおけるコンクリート排出量を2030年までに最大40%削減するための3つの重要な手段を提案している。
1. 製造工程の脱炭素化、生産効率の向上や再生可能電力の利用などの取り組みを含む。
2. より低炭素なセメント配合の指定、補助セメント質材料を使用して製造時のセメント量を減らし、配合物のカーボンフットプリントを低減する。
3. プロジェクトで使用する材料量の最適化必要な材料の総量を減らす設計技術を適用し、セメント製品の炭素強度と必要な材料量とのトレードオフのバランスを取る。
リア・エリス博士は、セメントの製造方法を変えることで製造工程の脱炭素化を目指す解決策の一つを体現している。米国のスタートアップ企業であるサブライム・システムズの共同創業者兼CEOとして、リアは同社が「セメント製造の電気自動車」を開発していると述べている。
「当社は化石燃料キルンを、電気化学的なアプローチに置き換えている」と彼女は世界経済フォーラムに語った。
現在最も一般的なセメント製造方法では、2種類のCO₂排出源が生じる。約40%は、1300〜1450°Cでキルンを加熱するための化石燃料の燃焼によるもので、約60%は石灰石が二酸化炭素と生石灰に熱分解される際に放出される。生石灰はクリンカーの必須成分であり、クリンカーはセメントの主原料（約70%）である。
「当社は、高温で燃焼させ、化石燃料を使用するキルンを、熱力学的により効率的でありながら、何千年にもわたって使われてきたものと同じ硬化セメントを生成できる常温プロセスに置き換えている」とリアは述べている。
「最終的には同じコストで製造することも可能だ。」
年間100トンから1日100トンへ
このセメント製造アプローチは実験室で実証されており、現在チームは規模の拡大に注力している。「過去3年間で、実験室での1グラムのセメントから、パイロットプラントでの年間100トンへと規模を拡大してきた。しかし、それでもまだ微々たるものだ」とリアは認めている。
「現在のパイロットプラントの生産能力から、実証規模の生産能力へと移行しなければならない。これは、最低限実行可能な産業規模のプラントであり、1日約100トンの生産能力を持つ。」
「さらに、業界で意味を持ち、適切な量を生産し、コスト面で競争するためには、年間100万トンへと拡大する必要がある。」
しかし彼女は、業界が化学ベースの基準から性能ベースの基準へと移行することに楽観的な見方を崩していない。「つまり、セメントを化学組成だけでなく、その特性によって定義することになる」と彼女は述べている。
「このセメントは同じ比率で水と反応するのか？同じ時間で硬化してゲルを形成するのか？特定の試験で測定した場合に同じ強度と耐久性を持つのか？
なぜこれが重要なのか。「セメントを化学組成ではなく性能によって定義することで、本当の課題を解決できる。すなわち、高性能で低炭素な建築資材を実現できるのだ。」
「真の」カーボンゼロに向けて
リアにとって、持続可能なセメント製造を支える技術の開発は、化学への情熱と、自らの環境負荷を最小限に抑えたいという思いから生まれたものである。
「サブライム・システムズを立ち上げた当初、私はセメントの専門家ではなかった」と彼女は語る。「私は電池の専門家だったため、ウィキペディア、教科書、そして学術論文から、次第に深くセメントについて学んでいった。」
現在、同社のセメントは、「ネット」ゼロにとどまらず「真の」カーボンゼロの達成を目指している。化石燃料キルンを電気化学プロセスに置き換え、そもそもCO₂排出を回避することでこれを実現しようとしている。「私たちは、ポストカーボン時代に向けた技術を開発している。
「この技術は、2050年にネットゼロに到達するまでの間だけのものではない。100年後、さらには千年後にも意味を持つ技術である。」
そしてリアは、自身の歩みが誰にとっても教訓になると考えている：「優れたアイデアはどこからでも生まれる。専門家でなくても、既成概念にとらわれず、問題解決に挑戦してほしい。」
ぜひ当社のネットゼロ産業トラッカーを確認し、セメント産業の最優先課題やその他の分野の進捗を追跡できます。
