水泥行业安全高效储存二氧化碳的分析解决方案

为水泥行业安全高效地储存二氧化碳提供分析解决方案

如果水泥行业是一个国家，它的二氧化碳排放量将仅次于中国和美国。或者用数字来表示：全球水泥年产量为 45 亿吨，水泥行业的二氧化碳排放量约为 28 亿吨，约占全球温室气体排放总量的 8%^。

水泥生产过程中产生的这些二氧化碳排放量原则上是无法避免的，因为它们是基于原料和燃料排放的自然化学反应：原料石灰石在高达 1 500 °C 的温度下转化为熟料（煅烧过程），释放出大量的二氧化碳。

限制水泥工业本身也是不现实的；毕竟，无论在哪里施工，都需要水泥作为混凝土的粘结剂。即使是促进气候保护的项目，如建设铁路线、节能建筑等，也离不开水泥这种重要的建筑材料。

目前有一些减少水泥用量的方法，如利用余热、减少熟料比例、采用新的生产工艺、使用替代燃料和回收混凝土等。然而，这些都不足以实现气候中和。

二氧化碳捕集与封存促进气候中和的水泥工业

一个很有前景的替代方案是在将二氧化碳排放到大气中之前将其从废气中过滤出来。捕获的二氧化碳可以储存在岩石或海底（CCS--碳捕获和储存），或者捕获、运输和进一步利用，例如作为生产聚合物、燃料和建筑材料的原材料（CCU--碳捕获和利用）。因此，二氧化碳一旦被捕获，就可以被运输、储存或作为生产聚合物、燃料和建筑材料的原材料重新利用。

因此，以下碳捕获概念被认为是一种重要方法：

碳捕集与封存（CCS）

为此，需要捕获、处理、压缩二氧化碳，并将其运送到储存地点，如地下（岩石或海床）。二氧化碳既可以从大气中捕获，也可以直接从工业流程或发电过程中使用化石燃料时的排放源中捕获。

碳捕获和利用（CCU）

二氧化碳被收集、运输和再利用，例如作为生产聚合物、燃料或建筑材料的原材料。

碳捕获、储存和利用 (CCUS)

这种方法包括 CCU 和 CCS 的所有变体。CCUS 可以捕获并有效利用工业活动产生的高浓度二氧化碳。因此，这种方法在去碳化方面发挥着关键作用。

碳捕获的潜力

通过使用这些方法在水泥生产过程的不同阶段捕集碳，水泥生产商可以大幅减少排放。这些工艺在成本、可行性和效率方面各有优势。

燃烧前捕获

在水泥生产过程中释放出二氧化碳之前将其捕获。通过将化石燃料转化为氢（H₂）和二氧化碳的混合物，二氧化碳被分离出来并储存起来，而H₂则被用作水泥生产过程的燃料。燃烧前捕集被认为比燃烧后捕集更节能，但需要对设备和工艺进行额外投资。

直接分离二氧化碳

从水泥厂烟气中直接分离二氧化碳的方法有多种，如薄膜或吸附剂。这种方法的优点是能耗可能较低，对基础设施的要求也较小，但目前仍处于开发阶段，面临技术挑战。

通过将二氧化碳转化为有价值的产品进行捕获和回收再利用，从而实现碳中和，是工业研究和创新技术开发的一个重要课题。可在水泥行业安装二氧化碳捕集与贮存设施，从烟气中去除二氧化碳，然后进行净化、液化和贮存。

水泥行业碳捕集的益处

在水泥行业采用碳捕集技术具有以下优势

• 减少温室气体排放和碳足迹
• 在不影响水泥质量和功能的前提下，最大限度地减少二氧化碳排放，从而实现可持续的水泥生产
• 确保遵守排放法规 ，避免潜在的处罚或限制
• 碳利用，例如 用于生产建筑材料，甚至制造有价值的化学品

尽管碳捕集技术前景广阔，但仍需应对一些挑战。其中包括高昂的实施成本、基础设施建设需求以及高效的过程控制。在这方面，技术、信息和通信委员会的监测也可以做出巨大贡献。

随着技术的进步和认识的提高，水泥行业正在加大研发投入，以克服这些障碍。瑞士等国家率先通过退还碳税的方式奖励建筑行业使用碳化循环水泥。

展望

随着全球应对气候变化的努力不断加强，水泥行业的碳捕集成为一个重要的解决方案，为更环保、更可持续的未来铺平了道路。通过采用这些不同的方法，水泥生产商可以大幅减少温室气体排放，同时确保生产可持续发展的水泥。上述 TIC 测量方法可对碳捕集与利用过程进行可靠、高效的监控。

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¹ 比照德国 2022 年 754 百万公吨 - Umweltbundesamt