研究提出日本水泥和混凝土到2050年实现净零排放的策略

7月18日，《自然·通讯》（Nature Communications）发表题为《有效利用水泥和混凝土减少对供应侧技术的依赖以实现净零排放》（Efficient Use of Cement and Concrete to Reduce Reliance on Supply-side Technologies for Net-zero Emissions）的文章，分析了日本水泥和混凝土产生的二氧化碳排放与吸收特征，并提出了到2050年实现水泥和混凝土净零排放的16种策略。

水泥和混凝土循环脱碳战略严重依赖供应侧技术，包括碳捕集与封存（CCS），单忽略了需求侧干预的机会。来自日本国立环境研究所（National Institute for Environmental Studies）、澳大利亚悉尼科技大学（University of Technology Sydney）、比利时安特卫普大学（University of Antwerp）等机构的研究人员通过使用动态物质流分析（material flow analysis, MFA）模型和量化混凝土每个过程碳排放与碳吸收的物理化学模型（physicochemical model），对日本水泥和混凝土演变趋势及相关的碳排放与吸收进行了分析，并在此基础上综合考虑水泥和混凝土供需双方跨领域减碳战略，探索了到2050年日本实现净零排放的16种策略。

研究结果包括：①水泥和混凝土利用现状。2019年，日本生产了284 Mt（百万吨）混凝土和泥浆（以下简称混凝土）来满足建筑和基础设施的需求，其中包括的水泥、配料水、原始骨料和再生骨料分别占14%、8%、78%和1%。②水泥和混凝土产生的二氧化碳排放与吸收现状。2019年，日本水泥和混凝土产生了34.1 MtCO2，约占日本二氧化碳排放总量的3%，其中，水泥生产、运输和现场混凝土浇筑分别占83%、9%和5%；混凝土碳化吸收的二氧化碳达到8.2 MtCO2，相当于混凝土相关碳排放量的24%，约占日本碳排放总量的1%。③最终需求和库存动态。水泥和混凝土需求的80%左右由家庭消费驱动，其余是政府支出和出口。混凝土累计存量在整个20世纪呈现增加趋势，2000年其累计量达到15 Gt（10亿吨），人均累计量达到115 t（吨）；到21世纪，其增长趋于稳定，过去10年（2010—2019）其累计量约为17 Gt，人均累计量约为130 t左右。④水泥和混凝土供需侧的减排潜力。供应侧的一系列减排努力可以将2050年二氧化碳排放量在基准水平上减少80%，其余20%的减排差距可以通过建筑环境中有效使用水泥和混凝土来弥补，同时强调将需求侧干预纳入脱碳战略。

研究人员考虑了16种策略，以便在2050年实现水泥和混凝土行业的净零排放。按照传统供应侧、新兴供应侧和需求侧可分为三类：①传统供应侧策略，旨在加强各行业减少二氧化碳排放所做的努力，主要包括提高热效率和电力效率、使用低碳燃料、降低熟料和水泥比例、降低交通碳排放和电力工业脱碳6种策略。②新兴的供应侧策略，此类别包括创新的供应侧干预措施，但可能需要一点时间来扩大规模。主要包括使用低碳水泥化学品和两种碳捕集与利用（carbon capture and utilization, CCU）技术，即混凝土固化CCU技术和混凝土矿化CCU技术。③需求侧策略，即材料效率策略，是指在建筑环境中考虑混凝土系统和参与者，比如建筑师、城市规划师、业主、建筑商、普通消费者和废物处理者等需求侧干预措施。主要包括材料效率设计、减少建筑垃圾、更密集的使用、延长寿命、组件再利用、降级循环和拆除废物储存7种策略。

转载本文请注明来源及作者：《气候变化动态监测快报》2022年第15期，刘莉娜 编译。