劍橋大學發表零碳製程新技術，有望解水泥業碳排之困？

水泥生產是全球溫室氣體排放的主要來源之一，占全球二氧化碳排放量約7%。傳統的水泥製程需要在高溫下煅燒石灰石等原料，過程中會產生大量的二氧化碳，因此水泥業一直是碳排放大戶。為朝向低碳建材目標，水泥業者紛紛從傳統卜特蘭水泥改引入卜特蘭石灰石水泥，降低減碳15.4%。

現在又有更低碳的水泥製程技術，根據《華爾街日報》報導指出，劍橋大學工程系教授 Julian Allwood所帶領的研究團隊近期在《Nature》期刊發表一項新水泥製程技術。該技術利用鋼鐵業電爐，回收拆除建築物剩餘水泥當作「再熟料化」材料來脫碳，從而實現趨近於零碳排的水泥生產。

報告指出，傳統水泥生產過程會產生兩階段的碳排放，設備先需要加熱至攝氏約1371度以上，接著在熟料化（clinkering）的過程中，石灰石被加熱並產生大量碳排放。

為了解決傳統水泥生產的第一步製程所產生的碳排放，研究團隊採用電弧爐（EAF）製程。電弧爐在鋼鐵回收方面已得到廣泛應用，理論上能用可再生能源供電，從而實現減碳。

傳統在鋼鐵回爐過程中，業者會加入助熔劑去除雜質，產生副產品「爐渣」。研究團隊發現，在鋼鐵熔煉過程中，以回收水泥作為助熔劑，不僅能去除雜質，還能將產生的爐渣再次製成水泥，實現資源循環利用。

第二，團隊利用回收舊水泥，進一步消除另一個碳排放來源：石灰石脫碳過程所產生的碳排放。

由於回收水泥中含有「再熟料化」材料，這些材料在初始熟料化過程中已完成脫碳，因此該方法有潛力將爐子和輸入物的排放降至接近零，這套製程方式稱之為「劍橋電水泥（Cambridge Electric Cement）」計畫。

Julian Allwood表示：「電水泥製程的難度超乎預期簡單。在研究初期，我們最擔憂的是此製程技術是否真能實現。令人欣喜的是，它確實取得了成功。」鑑於該製程在未來具有廣闊的應用潛力，有望大幅降低水泥產業碳排放量，預計至2050年，電水泥製程產出的水泥產量可占全球總需求的四分之一。

此外，該製程技術亦具有商業潛力。研究團隊將成立「劍橋電水泥（Cambridge Electric Cement）」公司，成為鋼鐵回收業的助熔劑供應商。目前，鋼鐵廠商需分別採購助熔劑，並支付額外的費用處理爐渣。

該公司將提供助熔劑，並回收利用爐渣轉化為水泥販售。Julian Allwood教授認為，電水泥製程技術可用於收購，已經回收拆除建築物過程中產生的水泥廢料。

由於水泥價格低廉，水泥製造商往往不願為低碳替代方案付出額外的成本。電水泥製程技術在擴大生產規模方面面臨著一些挑戰。

此外，該技術與現有水泥生產設施不相容，這可能使其難以獲得業界既有參與者的認可。此外，設備需要可靠的再生能源供應，關鍵材料的供應鏈也需建立。若研究團隊無法獲得煉鋼廠的配合，恐難以實現。

為推動該製程實際應用，目前正進行大規模試驗階段。西班牙再生鋼材加工商塞爾薩集團（Celsa Group）已加入測試計畫，並將於未來幾個月內進行一系列試驗性熔煉。Julian Allwood預估，該製程將於2025年左右投產，每小時產量可達30噸。

不僅如此，劍橋電水泥公司宣布，目前已與工程公司 AtkinsRéalis、基礎設施集團 Balfour Beatty 等供應鏈夥伴合作進行工業試驗。試驗過程中產生的材料將用於建造示範項目和進一步測試。

水泥業是碳排大戶，劍橋大學日前於《Nature》期刊發表碳排幾乎為零的低碳水泥新製程技術，並已投入大規模實驗，預計2025年量產。這項技術有望解決水泥產業的碳排問題，並實際落地應用？