セメント業界は、排出量を削減し、低炭素の未来へ移行するための野心的な目標を掲げています。
炭素の回収・利用・貯留（CCUS）などをはじめ、業界の脱炭素化に役立つ有望な新技術が数多く存在します。
移行を加速するには、政府の支援と市場ベースのインセンティブが不可欠です。
低炭素型セメント業界への移行は複雑で困難なものですが、気候目標の達成のためには不可欠です。
セメント業界の脱炭素化は、これまでになく重要性を増しています。世界全体で、セメントは温室効果ガス（GHG）排出量の約7%を占めており、地球上で最も大きなセクター別カーボンフットプリントの一つです。当社の調査によると、世界のセメント生産量は2050年まで安定した水準を維持すると見込まれます。したがって、業界と世界の目標に沿って排出量を削減するため、業界は今日から積極的な取り組みを行う必要があります。
しかし、セメントは脱炭素化が特に困難です。製造工程の化学反応により、CO2が直接排出されるためです。クリンカー製造における炭素の回収・利用・貯留（CCUS）の新たな応用から、革新的な材料やその他のセメント系ソリューションに至るまで、新たな脱炭素化ソリューションが登場しつつあります。ただし、これらのソリューションは業界内の価値配分を大きく変えることになります。新たなビジネスモデルが出現するにつれ、さまざまなソリューションの提供者は市場シェアを巡って競争することになると予想されます。
ネットゼロの未来において自社の地位を確保しようとするセメント企業にとって、低炭素型の製品・サービスが成功の鍵を握ります。ただし、変化する市場で優位に立つためには、企業は戦略的に行動しなければなりません。本稿では、低炭素クリンカー、混和剤、革新的なセメント系材料、材料の循環利用など、脱炭素化に最も有望なソリューションのいくつかと、それらを中心としたグリーン投資やビジネスモデルを構築する際の検討事項を概説します。セメント・エコシステムにおける各企業がこれらのソリューションをどのように組み合わせ、バランスを取るかによって、業界の脱炭素化の道筋や、長期的にどの企業が競争上の優位性を獲得するかが決まる可能性が高いといえます。
より環境に配慮したセメント業界への道筋
セメント・コンクリート業界は、排出量を削減し、さらには排出ゼロを目指す新たな目標を設定しています。その例として、世界セメント・コンクリート協会（GCCA）が設定した目標があります。これらの目標は、2020年の水準と比較して、2030年までにセメント1メートルトンあたりのCO2を20%削減し、コンクリート1立方メートルあたりのCO2を25%削減することを目指しています。GCCAは、2050年までに完全な脱炭素化を求めています。
過去数十年間、セメント企業は燃料効率の向上や、クリンカーおよび従来型燃料をより持続可能な選択肢に置き換えるなど、従来の手段を用いて排出量を削減してきました。しかし、2050年までに排出ネットゼロを達成するためには、2021年から2050年までの年間設備投資額を、平均で600億ドルとほぼ倍増させる必要があります。これらのコストや、新たな脱炭素化技術およびプロセスを開発するためのコストにより、業界の企業は新たな技術の導入に慎重になっています。
これらのコスト負担を軽減するのに役立つ要因がいくつかあります。例えば、セメント企業はグリーンプレミアム（環境配慮型製品の価格上乗せ分）の恩恵を受けられる可能性があります。当社の分析によると、短期的には、特に欧州において、野心的なCO2削減目標を掲げる最終消費者からの需要の増加に、低炭素セメントの供給が追いつかない可能性が高いことが示唆されています。このため、短期的にはセメントのグリーンプレミアムが上昇する見込みです。現在でも、今日の市場の多くで需要が高まっていることが見受けられます。例えば、Hoffmann Green Cement Technologiesは新製品で高いプレミアムを得ており、Cemexは低炭素コンクリート製品でプレミアムを得ています。低炭素素材が最終消費者にさらに行き渡るにつれ、特に欧州では、これらのプレミアムは低下すると予想されます。
さらに、支援的な規制が脱炭素化の加速に役立つ可能性があります。例えば、米国のインフレ抑制法（IRA）に基づく45Qタックスクレジットは、2033年1月以前に開始されたプロジェクトに対し、CCUS技術への税制優遇措置を提供しています。同様に、EUイノベーション基金は、革新的な技術に資金を提供することで、欧州の産業の脱炭素化を支援しています。
ネットゼロ排出を達成するための革新的な道筋
セメントの炭素集約的な側面を効果的に対象とし、コンクリートにおけるセメントの使用量を削減するうえで、特に有望な4つの道筋があります。これらのソリューションの中には、拡張可能とするためにさらなる開発を要するものもありますが、いずれも大きな排出削減の可能性を有しています。
CCUSによって実現する低炭素クリンカー
クリンカーは、セメントにおける結合材として用いられる中間材であり、セメント製品の中核をなす構成要素ですが、その製造工程では多量の排出が生じます。低炭素クリンカーは、CCUS技術を用いて、炭素排出が放出される前に回収・管理します。クリンカーの使用から完全に脱却する以外に、クリンカー製造における工程排出に対処できることが知られている技術はCCUSのみです。理論上、CCUSはクリンカーを排出ネットゼロで製造することさえ可能にする可能性があります。多くのクリンカー生産者は、すでにCCUSの導入に注力していますが、これらの技術は高価であることが多く、業界内で大規模には実証されていません。その結果、CCUSは主に大手の既存企業によって検討されてきました。さらに、CCUSが経済的に成り立つのは一般的に、貯留容量や回収した炭素の用途（例えば、炭素を鉱物化して利用する用途）、政府の支援、そして手頃な価格の再生可能エネルギーを利用できる限られた地域のみです。再生可能エネルギーはクリンカー製造において特に重要です。
一部の地域では、既存の大手企業が既存設備の改修を検討しています。これは、輸送・貯留能力や既存プラント上の必要なスペースがある場合には、理にかなう可能性があります。さらに、有利な市場における新たなネットゼロ大規模プラントの建設により、CCUSを活用した低炭素クリンカーがより広く普及する可能性があります。そのような市場には、安価な再生可能エネルギーとIRAの支援がある米国の一部地域や、再生可能資源、CO2吸収源、支援的な規制、そして欧州全域への輸出能力を有する欧州の地域が含まれます。企業は、既存市場へのサービスを継続しつつ、これらの市場の利点を活かすため、資産戦略の再構築が必要になる場合があります。これには、大規模プラントで低炭素クリンカーを製造し、それを現地市場へ輸送して、現地で粉砕することが含まれる可能性があります。参入市場の選択に加え、セメント企業は、物流におけるAIの活用や、より大規模なプラント（年間400万～600万メトリックトン）の活用によって、規模の経済の恩恵を受けることもできます。戦略的に建設された大規模プラントは、低炭素クリンカーの製造コストを最大60%削減し、経済的により実行可能な選択肢とする可能性があります（図1）。
混和剤
混和剤とは、耐久性や施工性などコンクリートの性能を向上させるために添加される物質です。また、コンクリートに必要なセメントの量を減らすこともでき、それによりセメント関連コストを削減するとともに、コンクリートのカーボンフットプリントも低減されます。当社の分析によると、混和剤は、現行基準の下でコンクリートのCO2排出量を最大30%、改定後の基準の下で最大50%削減する可能性を有しています。セメントの使用量を減らすことで、追加的な混和剤によりコンクリートのコストを安定した水準に保つことが可能になります。また、混和剤は、コンクリートのリサイクルの拡大や繊維補強材の使用も可能にします。
しかし、混和剤の普及を現在妨げているいくつかの障害があります。コンクリートの用途によって必要とされる混和剤の種類は異なり、異なるコンクリート配合を取り入れると、施工の計画や実行が複雑になる可能性があります。さらに、主要な利害関係者は、混和剤の脱炭素化の可能性について十分な認識を持っていない場合があります。セメント事業が大きな収益をもたらす市場では、統合型の既存企業にとっての移行上の課題もあります。これらの企業は、レディーミクストコンクリート（RMC）における混和剤の使用を拡大するため、自社のビジネスモデルを見直す必要があります。
革新的なセメント系材料
低炭素セメントやジオポリマーコンクリートなどの代替セメント系材料は、これまで大規模化に苦戦してきました。しかし、現在の投資動向と急速な技術革新により、スタートアップ企業が低炭素型製品を提供し、代替セメント系分野に変革をもたらすことが可能になっています。
特に、補助セメント系材料（SCM）は、従来型のセメントやコンクリートのカーボンフットプリントを大幅に削減する有望な方法を提供します。フライアッシュ、高炉スラグ微粉末（GGBFS）、シリカフュームなどの従来型SCMは、セメントに用いられるクリンカーまたはコンクリートに用いられるセメント量の一部を置き換えるために使用できます。これは持続可能性とコストの両面で利点をもたらしますが、SCMは一般的に十分に活用されていません。多くの市場では、地域および国の基準により、水硬性およびセメント系の特性に基づいて、セメント中の従来型SCMの量が制限されています。例えば、欧州連合はフライアッシュの上限を35%に制限していますが、米国の上限は40%です。焼成粘土、石灰石、再生コンクリートなどの新しいSCMを最大限に活用し、セメントやコンクリートの性能と脱炭素化の可能性を両立させるには、これらの基準の見直しが必要になる可能性があります。特に、従来型SCMの供給が減少するにつれてその必要性は高まります。
材料の循環利用
循環型経済は、新品のセメント、ひいてはクリンカーの使用量を減らすことにより、コンクリートの環境負荷を最小限に抑えることを目指しています。循環性を高めるため、セメントおよびコンクリート企業は、コンクリート廃棄物の再利用や、新規コンクリート製造への再生材料の組み込みなどの戦略を用いることができます。
材料の循環性が高まるにつれ、現在の主要な管理ポイントであるキルンの保有と比べて、解体、廃棄物の流れ、分別技術を保有することの重要性が増していきます。その結果、廃棄物管理に注力するスタートアップや、建設プロジェクトからの廃棄物を管理するインフラ企業などの新たな企業が、セメント系分野に参入しています。しかし、廃棄物の輸送と処理には物流上の課題があり、拡張性が制限され、廃棄物のバリューチェーンは地域に大きく限定されています。
これら4つの道筋は相互に補完し合うものですが、成長と投資を巡って競合することになり、その普及速度は市場によって大きく異なる可能性があります。バリューチェーンの下流では、新たな混和剤やリサイクルが大きな価値を生み出す可能性がありますが、リサイクルは拡張が困難です。中間に位置するセメント企業は、異なる技術が成熟するにつれて、短期および長期的な成功を実現するため、CCUSによる低炭素クリンカーと革新的なセメント系ソリューションのバランスを取る必要があります。その選択はコストによって左右され、脱炭素化への道筋を構築する規制当局、業界団体、仕様策定者によって後押しされることになります。
これらの機会を活かすための新たなビジネスモデル
今後、セメント系製品の生産者や、ソリューションおよびサービスの提供者は、ネットゼロセメントの実現に向けて、どの戦略やビジネスモデルを導入するかを選択する必要が出てきます。当社の分析では、セメント系製品の生産者とソリューション提供者にとって、将来的に考えられるビジネスモデルを9つ特定しました。それらは、全く新しいアプローチから現状の小幅な調整まで多岐にわたります。これらのビジネスモデルの多くは、特定のニーズに対応するよう調整された特定のソリューションを中心としています。同時に、これらのビジネスモデルの多くは相互に補完し合うものであり、より大きな脱炭素化を実現するために組み合わせることができます。
セメント系製品の生産者
業界が脱炭素化するにつれ、市場シェアを巡って競争する新たなセメント系製品生産者の構図が現れる可能性があります。
低コストの従来型セメント企業。 低炭素型の選択肢が市場シェアを拡大するにつれ、従来型セメントの最後の生産者は、コスト削減に注力する企業になると予想されます。これらは、脱炭素化の進みが遅い市場にいる中小規模の企業である可能性が高く、エネルギー効率の最大化や代替燃料の使用など、従来の手段の限界を追求することを選択するでしょう。
改修された低炭素セメント生産者。 既存のセメント生産者は、CCUSなどの脱炭素化技術を活用することで、低炭素から排出ネットゼロのセメントを製造するよう改修できます。これらは、クリンカーに対するSCMの比率を高めるなど、セメント系ソリューションによって補完することができます。
低炭素クリンカーおよびセメントの破壊的企業。 破壊的企業は、低炭素クリンカーやセメント製品を提供して参入すると予想されます。CCUS機能を備えた新たなクリンカー大規模プラントや粉砕施設は、ネットゼロのセメントを生産できる可能性があります。ただし、低炭素クリンカーを用いたセメント製品は、使用する材料の組み合わせや製造工程によって、排出量が異なる可能性があります。これは、オフテイク契約や、先見性のある不動産開発業者や請負業者との直接的な協業によって促進される可能性があります。
CO2を収益化する専門企業（鉱物化）。 もう一つの新興分野は、鉱物化によるCO2の収益化です。専門企業は、製造・養生工程中に、骨材やSCM、あるいはコンクリートの製造に直接、CO2や炭酸化処理された再生廃棄物を利用できます。
革新的なSCM生産者。 新たなプロセスや材料に注力する企業は、クリンカーの一部または全部を置き換えるSCMを提供できる可能性があります。これらは新規参入企業か、既存企業の既存サプライヤーである可能性があります。この分野の企業には、自社の技術をライセンス供与する機会もあります。
ソリューションおよびサービスの提供者
セメント系製品の生産者が材料の移行を進める中で、他の先見性のある企業は、それらを支援するビジネスの機会を見いだすことができるでしょう。これらのソリューション提供者は、低炭素クリンカー、フィラー、特殊セメントブレンドを提供することができ、これらは改修された低炭素セメント生産者にとって極めて重要になります。これらの製品・サービスは、セメントおよびコンクリート製造側における脱炭素化のコストを削減すると同時に、材料の最大限の性能と可能な限り低いCO2フットプリントを実現できる可能性があります。
企業が顧客ニーズに合わせた特注のソリューションを開発するにつれ、多くのセメント系ソリューション提供者が現れる可能性があります。
建設材料のリサイクル業者。 これらの企業は、建設・解体廃棄物を所有し、新規建設のための主要な原材料源を管理することになります。
CCUS-as-a-service（サービスとしてのCCUS）提供者。 新興企業は、技術提供や炭素回収装置の運用から、CO2の貯留、吸収源への輸送まで、エンドツーエンドのCCUS機能を提供できます。
建設用化学品ソリューションの提供者。 新興企業と既存企業のいずれも、セメント中のセメント系材料の割合を高めたり、コンクリート中のセメントを減らしたり、コンクリートの再利用性を高めたりできる革新的な化学品や添加剤を開発できます。例えば、Sikaは、セメントに必要な従来型クリンカーの量を削減するため、スイス連邦工科大学ローザンヌ校とのLC3プロジェクトを発表しました。
RMC配合最適化プラットフォームの企業。 新たなプラットフォームは、RMCの配合最適化のために、データに基づくサービスとしてのソフトウェア（SaaS）モデルを提供できます。これにより、製造業者の特定のセメント種への依存を減らすことができる可能性があります。さらに、これらのモデルを用いる技術志向のプラットフォーム企業は、比較的資本集約度の低い事業を構築できる可能性があります。
将来に向けた教訓
これらの道筋やビジネスモデルのいずれが勝者となるかは、まだ判然としていませんが、セメント業界の企業およびソリューション提供者にとって、いくつかの明確なメッセージが浮かび上がっています。
エネルギー移行において、既存企業はCCUSと、セメント系材料を中心としたアプローチとの間で舵取りを行う必要があります。脱炭素化目標を達成し、長期的にどのレシピが勝者となるかについてリスクヘッジするため、複数の技術を組み合わせることになるでしょう。戦略によっては、既存企業は、従来型SCMやより環境配慮型の材料の調達源を確保するための措置を講じることも、新たなSCMを革新または買収することもできます。また、既存企業は低炭素クリンカー大規模プラントへの投資においてより大きな自由度を有しており、これは将来的に強力な優位性となる可能性があります。
イノベーターは、技術パートナーシップを活用して、セメントおよびコンクリートにおける新たなSCMおよび混和剤を開発できます。これらの新たなSCMは、より高い割合で使用される可能性があり、少ない量で同じ価値を実現できるため、数量と利益率の両面で優位性を獲得し、性能に基づく新たな価格設定の取り決めにつながる可能性もあります。これらの取り組みにおいては、規制上の位置付けと認証が鍵となります。
ネットゼロを達成するため、セメント業界は積極的な取り組みに関与する必要があります。これは過去の operating 方法からの真の変革となり、その基盤を築き始めるべき時は今です。既存企業と破壊的企業が革新的な技術やビジネスモデルに戦略的に投資できれば、今後の業界の構図において主導的な地位を確立できる可能性があります。
