在廣泛搜集匯總歸納參考借鑒全球各頂級水泥企業(yè)、世界諸多一流水泥科技機構(gòu)、世界和發(fā)達(dá)國家的水泥（混凝土）協(xié)會等2019年以來相繼發(fā)布的各自實現(xiàn)碳中和的近20份路線圖的基礎(chǔ)上，經(jīng)過慎審的分析研究，緊密結(jié)合我國水泥工業(yè)的實際情況，筆者謹(jǐn)對我國水泥工業(yè)實現(xiàn)碳中和的戰(zhàn)略部署提出五大減碳技術(shù)路徑，并對其各自可能達(dá)到的減碳效果與權(quán)重進行了科學(xué)推演和測算。茲以2021年我國水泥實際單位碳排放（14億噸二氧化碳/23億噸水泥=610 kgCO₂/t.c.）為基準(zhǔn), 將推演思路和測算結(jié)果闡述之。與業(yè)界同好分享, 歡迎共同研討。

第1條路徑——大幅調(diào)整水泥品種構(gòu)成，由傳統(tǒng)的以單一的普通硅酸鹽水泥 OPC為主, 轉(zhuǎn)型為以多元的各種品種/性能水泥兼容并蓄的構(gòu)成。少用碳排放高達(dá)935 kgCO₂/t.cl.的熟料，少用碳排放852kgCO₂/t.c.的高標(biāo)號水泥，提升低標(biāo)號低碳水泥的使用占比。必要條件具體為：

1)  PC 32.5+PO 32.5水泥占比, 由2021年的23%上升到2050年的40%。意在充分發(fā)揮低標(biāo)號32.5水泥的減碳效能。

2)  煆燒粘土水泥LC³, 低熟料含量水泥LCC, 新型低碳膠凝材料SCMs, 高貝利特水泥, 硫(鐵)鋁酸鹽水泥, 地礦膠凝材料 Geopolymers，Solidia水泥，Celitement水泥，F(xiàn)UTURECEM水泥，Vertua水泥；等等的占比由2021年的3%上升到2050年的25%。其增幅很大，這正是我國今后必須拓展創(chuàng)新研發(fā)的重點所在。各種類型低碳水泥的創(chuàng)新和突破是主要的攻關(guān)課題。

3)  PO 42.5水泥的占比由2021年的48%下降到2050年的20%。意在降低OPC的占比。

4)  PO 52.5水泥的占比由2021年的26%下降到2050年的15%。意在減少高標(biāo)號水泥的占比。

5)  總計熟料系數(shù)CF由2021年的0.64降低到2050年的0.50以下。 貫沏少用熟料，多用深加工的混合材替代部分熟料的減碳方針。

采取這些措施可以使水泥單位碳排放減少176.9 kgCO₂/t.c.，占總29%（權(quán)重）。

必須指出，采取以上各項措施以后，總體的水泥實物強度將會有所下降。但各種水泥可以更好的滿足各種工程的實際需求。片面的追求水泥實物強度，有害無益，實不可取。我國自己和國際上的經(jīng)驗教訓(xùn)應(yīng)該吸取和借鑒。

第2條路徑——采用生物質(zhì)廢棄物用作替代燃料,以及綠/灰氫（H₂）煆燒熟料，全部取代化石燃料。必要條件是熱量替代率TSR由2021年的6%上升到2050年的100%。

這樣水泥單位碳排放可減少128.1 kgCO₂/t.c.， 占總21%（權(quán)重）。

第3條路徑——進行全面技改創(chuàng)新，盡可能降低水泥生產(chǎn)的單位能耗。必要條件為：

1） 熟料單位熱耗由2021年的3198 kJ/kg.cl. (765 kcal/kg.cl.)降到 2050年的2508 kJ/kg.cl.(600 kcal/kg.cl.)或以下。

2） 水泥綜合電耗由2021年的87 kWh/t.c.降到2050年的52 kWh/t.c.或以下。

3） 水泥窯余熱凈發(fā)電量由2021年的31 kWh/t.cl.提升到2050年的43 kWh/t.cl.或以上。

這樣可以使水泥單位碳排放減少109.8 kgCO₂/t.c..占總18% (權(quán)重)。

第4條路徑——采用二氧化碳捕集與利用CCU技術(shù)。將水泥窯廢氣中的二氧化碳捕集后，作為一種原料資源銷售給有關(guān)的化學(xué)企業(yè)、食品（飼料）企業(yè)、 光伏企業(yè)等用于生產(chǎn)甲醇甲酸、藻類養(yǎng)殖、生產(chǎn)人造生物質(zhì)燃料、化學(xué)產(chǎn)品、干冰、納米碳酸鈣、光伏級EVA樹脂、人工淀粉、或用于制冷、發(fā)泡工序、或用于水泥制品和商混構(gòu)件的養(yǎng)護 ；等等。因為二氧化碳的開拓利用技術(shù)已經(jīng)顯現(xiàn)成效, 而且正在繼續(xù)擴大開創(chuàng)之中。CCU不僅有利于水泥企業(yè)降低捕碳成本, 還能增加銷售二氧化碳的經(jīng)濟收益 ,投資回報比較快, 助力水泥企業(yè)轉(zhuǎn)型為同時生產(chǎn)水泥和二氧化碳兩種產(chǎn)品的聯(lián)合工廠。

以上前三條減碳路徑的研發(fā)主要依賴于水泥工業(yè)自力更生的創(chuàng)新開拓。CCU的研發(fā)則主要來自其他有關(guān)行業(yè)的開拓創(chuàng)新, 水泥工業(yè)可發(fā)揮協(xié)同配合作用。

根據(jù)目前世界各國CCU的技術(shù)進展情況, 適當(dāng)估計其進一步開拓的空間。筆者預(yù)計, 2050年我國水泥工業(yè)CCU對減碳的貢獻可達(dá)100 kgCO₂/t.c.左右, 占總16.4% (權(quán)重)。

第5條路徑——采用石油和煤電工業(yè)已有較多實際應(yīng)用的二氧化碳捕集與儲存CCS技術(shù)。實際上這是一個比較消極的為了實現(xiàn)水泥工業(yè)碳中和, 最后不得不采取包圓兜底的辦法。意即將剩余的二氧化碳全部捕集, 設(shè)法運到廢油井或海底巖層裂隙中封存。還需長期的管理, 防止外泄; 短期內(nèi)又無法將這些二氧化碳銷售出去。 所以CCS的成本遠(yuǎn)大于 CCU的，而且回報周期很長。 因此水泥工業(yè)要爭取的理想情況是，在保證達(dá)到碳中和的前提下, 適當(dāng)?shù)淖龅?nbsp;CCU “最大化” 和CCS “最小化”。

根據(jù)前述的計算可知, 我國水泥工業(yè)2050年實現(xiàn)碳中和所需要的CCS為610-(176.9+128.1+109.8+100)=95.2 kgCO₂/t.c., 占總15.6% (權(quán)重)。

應(yīng)該指出, 這項CCS的預(yù)測值是目前為止世界上最樂觀的數(shù)據(jù)?，F(xiàn)今國際上, 多數(shù)學(xué)者專家的預(yù)測約250 kgCO₂/t.c.左右。不過他們都是把CCU和CCS兩項合并為CCUS一項來計算的。然而如前所述, 無論在技術(shù)上或者是經(jīng)濟上, CCU和CCS是有很大差異的。筆者認(rèn)為, 兩者予以分別研究計算是比較科學(xué)合理之策。

最后還有兩個必須特別提出的重要情況。

一是水電風(fēng)電光伏電等可再生的零碳能源在水泥工業(yè)的推廣應(yīng)用問題。尤其是光伏電的發(fā)展, 現(xiàn)今在我國水泥工業(yè)推廣十分迅猛。筆者估算，按照我國現(xiàn)有綜合技術(shù)裝備水平，一條日產(chǎn)熟料5000t的水泥生產(chǎn)線，利用其礦山空地和廠區(qū)車間表面安裝風(fēng)電和光伏電設(shè)備后，可提供其全部生產(chǎn)用電70%左右的電量，加上水泥窯的余熱發(fā)電，可達(dá)90%以上?？磥?040年前, 我國水泥工業(yè)所需的全部電能被可再生的零碳電能全覆蓋是大概率的事件。 屆時單位水泥的碳排放量還將再減少55 kgCO₂/t.c.左右，所需要的CCS也將相應(yīng)地由95.2降為40.2 kgCO₂/t.c.左右。

二是水泥混凝土構(gòu)筑物和制品在其整個生命周期的服役和拆棄后的全過程中對二氧化碳具有吸收固碳作用，即所謂的碳匯問題。按照現(xiàn)有資料. 保守估計其碳匯值約為100 kgCO₂/t.c.。如果我們將該碳匯因素一并計入。 那么水泥工業(yè)實現(xiàn)碳中和所需要的CCS將有可能呈現(xiàn)負(fù)值（40.2-100=-59.8 kgCO₂/t.c.）。說明依靠不斷的開拓創(chuàng)新, 水泥工業(yè)由傳統(tǒng)的高碳排放行業(yè)轉(zhuǎn)型為零碳甚至負(fù)碳排放行業(yè), 理論上是賦有其現(xiàn)實可能的。

 結(jié)論：第1條減碳技術(shù)路徑非常重要，其權(quán)重高達(dá)29%, 任務(wù)十分艱巨, 是掌控全局的重要抓手。決策層面必須高度重視, 砥礪前行。我國要加強戰(zhàn)略性原創(chuàng)研發(fā)和核心技術(shù)創(chuàng)新的科技投入。引領(lǐng)世界水泥工業(yè)實現(xiàn)碳中和是我國應(yīng)有的擔(dān)當(dāng)和貢獻。

我國應(yīng)該徹底摒棄那個所謂“水泥要高標(biāo)號化”的過時主張，樹立對PC 32.5和PO 32.5等低標(biāo)號水泥科學(xué)全面的正確認(rèn)知。在滿足各種工程實際需求的前提下，大力研發(fā)拓展諸多品種的低標(biāo)號低碳水泥。這可能是我國水泥工業(yè)得以順利實現(xiàn)碳中和的進程中最重要最關(guān)鍵的須要統(tǒng)一認(rèn)識的一項決策和行動。

期盼我國水泥界全體同仁學(xué)者專家，在中國建材聯(lián)合會正確引導(dǎo)和支持之下，加緊抓準(zhǔn)時代潮流和發(fā)展趨向，審時度勢，深刻總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，做出科學(xué)的抉擇和全面的部署。 筆者滿懷信心，2030年, 我國將名至實歸的躋身世界一流水泥強國之列; 2050年, 我國水泥工業(yè)將圓滿實現(xiàn)碳中和, 登上一個更高效率更高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展的新臺階, 開創(chuàng)零碳或負(fù)碳的新紀(jì)元。

水泥企業(yè)節(jié)能、降碳不僅是成本問題，更是生死問題！一場以提升資源利用率，建立健全綠色低碳循環(huán)發(fā)展經(jīng)濟體系為核心的時代浪潮正在滾滾襲來！為此，中國水泥網(wǎng)將于2022年9月1-2日，在安徽蕪湖海螺國際大酒店舉辦以“節(jié)能降碳 創(chuàng)新增效 綠色升級”為主題的“第九屆中國水泥節(jié)能環(huán)保技術(shù)交流大會暨水泥‘雙碳’大會”。會上，高長明將為大家?guī)砭恃葜v。會后將組織參觀蕪湖海螺水泥有限公司國家重點研發(fā)智能工廠項目。敬請期待！