世界のセメント製造は、世界全体のCO2排出量の約8%を占めています。
現在の傾向が続けば、この分野の排出量は年間38億トンにまで急増すると見込まれます。
新たな報告書は、世界経済フォーラムがセメント・コンクリート業界の脱炭素化に向けた4つの主要な道筋を示しています。
セメント業界を一つの国に見立てると、世界で3番目、あるいは4番目に二酸化炭素（CO2）の排出量が多い国になるといわれています。世界のセメント製造は、2022年に16億メトリックトンのCO2を排出しました。これは数値が公表されている最新年のデータで、世界全体のCO2排出量の約8%に相当します。
セメント製造による炭素排出量の削減は、世界の気候目標の達成に不可欠です。
もちろん、セメントはコンクリートの主要な原料です。そのため、世界で必要とされるコンクリートの量を減らすことは、明快な解決策の一つです。しかし、コンクリートは水に次いで世界で2番目に広く使われている素材であり、世界の年間生産量は現在の140億m³から今世紀半ばまでに200億m³へ増加すると予測されています。社会の都市化が進み、インフラ需要が高まっているためです。
現在の製造方法が続けば、この分野のCO2排出量は年間38億トンにまで急増することになります。
他の分野では排出量の大部分がエネルギーに由来しますが、セメント・コンクリート製造では、その半分以上が製造工程で発生する排出だと、新たに発表されたインサイトレポートが指摘しています。このレポートは、世界経済フォーラムのファースト・ムーバーズ・コアリションがデロイトと協力してまとめたものです。そのため、この業界には、数千年の歴史を持つ分野に向けた革新的な解決策か、炭素回収への大きな依存が求められます。
セメント・コンクリート業界の脱炭素化に向けた4つの主要な道筋と、それぞれに貢献する革新的な解決策を紹介します。
1. クリンカーの削減
クリンカーはセメントの主成分で、炭素集約度が非常に高く、セメント全体の排出量の90%を占めています。
クリンカーを、炭素集約度の低い補助セメント系材料（SCM）に置き換えれば、製造工程に由来する排出を直接削減できます。しかし、クリンカーを大規模に完全代替できる、商業化済みの解決策はまだありません。
一方、セメントやコンクリートの製造に必要なクリンカーの量を大幅に減らす、実証済みの方法はいくつかあります。有望な解決策の一つが、LC3（石灰石焼成粘土セメント）と呼ばれるもので、従来のセメントに比べてCO2排出量を約40%削減できます。
LC3は、クリンカー製造に伴う炭素排出の2つの発生源に対処します。第一に、クリンカーの半分を焼成粘土と粉砕石灰石に置き換えます。どちらも、石灰石のように加熱時に炭素を放出しません。第二に、粘土ははるかに低い温度で加熱できるため、必要な燃料が減り、化石燃料の代わりに電力を使用できます。
また、ケンブリッジ大学の研究者たちは、よりクリーンなクリンカーを製造するための「ゼロ排出」技術を開発しました。
この代替プロセスでは、解体された建物から回収したセメントペースト（化学組成は石灰石と同じ）を再利用します。研究者たちは、年間最大30億トンのCO2を削減できる可能性があると述べています。
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2. 石灰石の代替
クリンカー製造のための石灰石の加熱は、セメント製造による排出量の50%を占めます。
そのため、クリンカー製造工程で石灰石に代わる化学組成や製造方法は、排出削減の大きな手段となります。
米国企業ブリムストーンは、石灰石の代わりに、炭素を含まないケイ酸カルシウム岩からセメントを製造するプロセスを開発しました。こうした岩石は、世界のすべての大陸の地表に豊富に存在します。
同社によると、このプロセスは大気中のCO2も除去します。原料の岩石に含まれるマグネシウムが、大気中の二酸化炭素を受動的かつ恒久的に回収できるためです。
サブライム・システムズは、ケイ酸カルシウム鉱物または産業廃棄物を用い、熱ではなく電気化学的プロセスでセメントを製造しています。
セムビジョンは、リサイクル材料のみを使った化石燃料不使用のセメントの生産試験を開始しました。
このスウェーデン企業は、新たに採掘した石灰石や化石燃料を使う代わりに、鉱業や製鉄の副産物を再利用します。これにより、必要なエネルギーが減り、廃棄物も発生しません。
同社は、既存の建物で従来のセメントと併用でき、迅速な普及が可能となるよう、自社のセメントを「ドロップイン型」として設計しました。
3. 燃料転換と電化
燃料転換と電化は、エネルギー由来の排出削減に不可欠です。
クリンカー製造に使う窯の一部を脱炭素電源で加熱し、残りの部分で化石燃料を低炭素燃料に置き換えることで、石炭の段階的な廃止につながります。
クールブルック、ソルトX、ロンド・エナジーは、いずれも化石燃料を使う窯や仮焼炉に代わる、電気または熱を利用した技術を開発しました。仮焼炉は、石灰石を窯に入れる前に予熱する工程です。
必要な非常に高い温度を実現するもう一つの方法は集光型太陽熱です。スタートアップ企業のシンヘリオンは、セメックスと協力して実証試験を行っており、ヘリオジェンも同様に試験しています。
低炭素燃料は他の業界でも一般的で、バイオマスやプラスチック廃棄物など、短期的に導入できる代替燃料から、グリーン水素など長期的な選択肢まであります。
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4. 炭素回収
発電所や産業施設など大規模な排出源からCO2を回収・貯留し、大気中への放出を防ぐポイントソース炭素回収は、セメント・コンクリート業界の排出削減に向けた重要な手段です。
予測によると、世界セメント・コンクリート協会は、炭素回収・利用・貯留（CCUS）によって炭素排出量を36%削減できると見込んでいます。これはセメント業界の排出削減に最も大きな効果をもたらす手段です。
ノルウェーの港町ブレヴィクは、世界で初めて炭素回収・貯留（CCS）技術を備えたセメント工場が稼働する場所となりました。
ハイデルベルク・マテリアルズのセメント工場に高さ100メートルのCCS施設を設置する工事は8月に始まり、2024年末までに完了する予定です。
この施設はクリンカー製造工程で発生するCO2を回収して大気中への放出を防ぎ、回収した炭素は北海の海底下に安全に貯留されます。
セメント製造のネットゼロ
昨年、ドバイで開催されたCOP28で、各国はセメント・コンクリート・ブレークスルー・イニシアチブの立ち上げに合意しました。この取り組みは、2030年までに世界のすべての地域で、排出量がほぼゼロのセメント製造を確立し、拡大することを目指しています。
この目標を実現するには、上記4つのような革新的なセメント・コンクリート製造プロセスを広く導入することが不可欠です。
